[뉴스스페이스=이종화 기자] 태양계를 순환하며, 주기를 갖고 나타나는 혜성 중 가장 유명한 천체는 핼리혜성(Halley's Comet)이다. 핼리혜성은 인류가 천문학적 현상을 과학적으로 이해하는 데 크게 기여한 천체로, 여전히 많은 과학자들의 관심을 받고 있다.
이 혜성은 약 76년을 주기로 태양 주위를 공전하며, 육안으로 볼 수 있는 유일한 단주기 혜성이다. 이를 최초로 과학적으로 예측한 영국의 천문학자 에드먼드 핼리(Edmund Halley)의 이름을 따서 명명됐다.
핼리혜성의 특징의 공전 주기는 76년으로, 이는 태양계에서 단주기 혜성으로 분류된다. 단주기 혜성은 공전 주기가 200년 이하인 혜성을 의미한다. 핼리혜성의 주기는 태양과 지구의 중력 상호작용에 따라 약간씩 변동한다.
핼리혜성은 타원형 궤도를 따라 태양 주위를 도는데, 태양에서 멀리 떨어질 때는 태양계 외곽의 카이퍼벨트(Kuiper Belt) 근처까지 도달한다.
지구에서는 핼리혜성이 태양 근처를 통과할 때 육안으로 관측할 수 있다. 혜성의 코마(가스층)와 꼬리가 태양풍과 복사압으로 인해 뚜렷하게 나타나기 때문이다.
지구에 출현한 가장 최근은 지난 1986년 2월 9일이었다. 당시 핼리혜성은 유럽 우주국(ESA)의 지오토 탐사선과 소련의 베가 탐사선에 의해 관측됐다. 혜성의 가스와 먼지 물질에 대한 중요한 데이터를 얻을 수 있었으며, 과학적 탐사의 첫 성공적인 사례로 기록됐다.
다음 출현시기는 2061년 7월 28일로 예측된다. 이때는 훨씬 더 가까운 거리를 지나갈 것으로 예상된다.
핼리혜성은 역사적으로 왜 중요할까. 그리고 언제부터 이 혜성의 존재를 알았을까.
핼리혜성은 기원전 240년부터 관측 기록이 있으며, 중국, 바빌로니아, 유럽 등 다양한 문화권에서 문서로 남아 있을 정도로 오랜 역사를 자랑한다. 역사적 기록에서도 자주 등장한다.
1066년 윌리엄 1세(정복왕)의 노르만 정복 당시, 노르만 군대의 배너에 핼리혜성이 그려졌다. 당시 사람들은 핼리혜성을 불길한 징조로 받아들였으며, 이 사건은 역사적으로 중요한 의미를 지닌다. 이 시기의 영국 역사와 연관된 혜성의 출현은 권력 교체와 큰 전쟁의 징조로 여겨졌다. 또 1456년 혜성의 출현을 두려움으로 받아들인 유럽 사회의 기록도 남아있다.
특히 에드먼드 핼리는 1682년에 혜성이 다시 나타날 것을 예측했으며, 그의 사망 후인 1758년에 예측이 정확히 들어맞았다. 이는 중력 법칙에 기초한 천문학의 승리로 간주되는 과학 역사에서 중요한 전환점을 나타낸다. 핼리의 예측은 뉴턴의 만유인력 법칙을 바탕으로 했으며, 현대 천문학의 기초가 되는 중요한 발견 중 하나로 평가받는다.
핼리혜성은 왜 주기적으로 나타날까?
핼리혜성은 태양 주위를 공전하며, 특정 궤도를 따르기 때문에 일정한 주기로 다시 나타나는 것이다. 이 궤도는 태양과 지구 사이의 중력 상호작용과 혜성 자체의 질량, 속도 등에 의해 결정된다. 따라서 매 76년마다 태양계 내행성을 지나가며 우리 눈에 관측되는 것이다.
그렇다면 핼리혜성과 유사한 다른 단주기 혜성에는 어떤 것들이 있을까.
엔케 혜성 (Encke's Comet)의 공전 주기는 약 3.3년으로, 가장 짧은 주기를 가진 혜성 중 하나다. 태양에 매우 가깝게 접근하며, 꼬리가 짧고 밝기가 약한 편이다. 핼리혜성보다 주기가 짧고, 공전 궤도가 태양계 내부에 국한된다.
공전 주기가 33년인 템펠-터틀 혜성 (Tempel-Tuttle Comet)도 있다. 매년 발생하는 사자자리 유성우(Leonid Meteor Shower)의 기원으로, 핼리혜성보다 공전 주기는 짧지만, 꼬리 물질이 유성우를 형성할 만큼 방출량이 많다.
특히 공전 주기 133년으로, 장주기 혜성에 가까운 주기를 가진 스위프트-터틀 혜성 (Swift-Tuttle Comet)도 있다. 페르세우스자리 유성우(Perseid Meteor Shower)의 기원으로, 핼리혜성보다 공전 주기가 더 길며, 궤도가 지구에 더 근접해 충돌 가능성이 논의된 적도 있다.
핼리혜성의 76년 주기는 변하지 않는 것일까. 또 핼리혜성의 공전 궤도는 태양계의 다른 행성들에게 어떤 영향을 미칠까.
핼리혜성은 가벼운 천체지만 태양, 목성 등 큰 행성의 중력 영향을 받으며 궤도가 미세하게 변한다. 핼리혜성은 목성, 토성의 중력 섭동으로 주기가 약간씩 변동(74~79년)한다고 알려졌다. 혜성의 궤도 변화는 장기적으로 소행성대 천체의 궤도에도 영향을 미칠 수 있다.
특히 혜성이 태양에 접근하면 표면의 얼음과 먼지가 기화되며 방출되는 물질이 태양풍과 충돌한다. 이 입자들은 미세유성체(Micrometeoroids)를 형성하며, 태양계의 미립자 환경에 영향을 준다. 핼리혜성이 남긴 먼지는 오리온자리 유성우(Orionid)와 에타-아쿠아리드 유성우(Eta Aquarids)를 유발한다. 게다가 혜성이 지구 궤도를 근접 통과할 때, 지구 대기에서 유성우가 발생하거나 전자기적 효과가 나타날 수 있다.
1910년 핼리혜성이 지구 근처를 지나가며 지구가 혜성의 꼬리를 통과하게 됐다. 이는 지구 대기와 혜성 물질의 접촉에 대한 관심을 크게 불러일으켰다. 당시 사람들은 혜성의 독성 가스로 인한 지구의 대멸종 가능성까지 대두됐을 정도로 두려움을 느꼈다. 하지만 지구가 혜성의 꼬리와 접촉했으나 물리적 피해는 없었다.
핼리혜성은 태양 근처를 지날 때 시속 25만km 이상의 속도로 이동한다. 이를 따라잡기 위해 초고속 엔진과 정밀 궤도 계산이 필요할 정도로 험난한 기술적 도전 과제를 안고있다. 또 혜성 표면은 가스와 먼지 방출로 인해 착륙과 샘플 채취가 어렵다. 무엇보다 혜성탐사선이 태양계 외곽으로 나가면 신호 지연 및 전력 공급 문제가 발생할 수 있어 핼리혜성 관측하기 위한 국제 우주 탐사 프로젝트엔 많은 어려움이 있다.
아직 공식 프로젝트가 출범하지는 않았지만, 2061년 핼리혜성의 귀환은 많은 과학자들에게 흥미로운 주제이며 이를 위해 여러 우주선진국이 공동참여하는 탐사선 발사 프로젝트가 예상된다.
핼리혜성 탐사가 태양계의 기원을 밝히는 데 어떤 의미를 가지는 걸까.
수소, 헬륨, 메탄, 암모니아, 물 등 우주에서 흔히 발견되는 물질을 포함한 혜성은 태양계 기원의 단서를 제공하며, 혜성의 가스와 먼지가 태양계 형성 당시의 물질과 유사하다는 점에서 과학적 가치를 지닌다. 즉 혜성은 태양계가 처음 형성될 때의 원시 물질을 그대로 담고 있기 때문에, 그 구성 요소를 분석함으로써 우리는 태양계가 어떻게, 어떤 물질들로 이루어졌는지 알 수 있다.
핼리혜성의 샘플은 태양계 외곽에서 형성된 원시 물질을 담고 있어, 이를 분석하면 태양계 형성 초기의 온도, 압력, 화학 성분을 이해할 수 있다. 이는 태양계뿐만 아니라, 다른 항성계의 형성 과정을 이해하는 데도 기여할 것이다.
또 혜성의 가스 방출 메커니즘과 궤도 변화를 관측해 행성간 중력 효과를 연구할 수 있다. 특히 혜성에 대한 심도깊은 연구는 미래에 반드시 일어날 혜성 충돌 방지 기술 개발에 큰 기여를 할 수 있기 때문이다.
우리나라에서도 핼리혜성을 관측한 조선 기록물에 대해 2025년을 목표로 유네스코(UNESCO) 세계기록유산 등재가 추진중이다.
1759년, 조선 조정은 35명의 천문 관료가 25일간 핼리혜성의 이동경로와 위치, 밝기 등을 세세하게 기록해 성변측후단자를 남겼다.
성변측후단자란 조선시대 관상감이 작성한 천문관측 국가 공공 기록물로 혜성과 같이 천체의 위치나 밝기가 변하는 것을 성변(星變)이라 하며 성변측후단지는 이러한 천체의 변화를 매일 관측한 기록물이다. 왕실 산하 관청이 관측한 자료로는 세계에서 가장 오래된 기록물로, 당시 조선의 천문학 수준을 보여주는 귀중한 기록유산이다.
한편 핼리혜성은 역사적으로 여러 문학 작품과 예술 작품에 영감을 주었다. 핼리혜성은 다양한 작품에서 상징적 요소로 활용되며, 인류의 상상력과 창작에 지속적으로 영향을 미치고 있다.
핼리혜성이 등장하거나 언급된 주요 작품들 중 영화는 『핼리 혜성의 밤(The Night of the Comet)』이 있다. 1984년 개봉한 미국의 SF 영화로, 혜성의 접근으로 인한 지구의 재난 상황을 그렸다.
『마지막 이야기 전달자』(도나 바르바 이게라(Donna Barba Higuera))라는 소설은 2061년 지구와 핼리혜성의 충돌 이후를 배경으로, 세이건 행성에 도착한 마지막 이야기 전달자 '페트라'의 여정을 담고 있다.
『혜성에 사는 사람들』(시마다 마사히코(島田雅彦))은 푸치니의 오페라 '나비부인'을 모티프로 삼아 세기를 뛰어넘는 사랑 이야기를 담았다.
『아직 일어나지 않은 일』(김미월 작가)이란 단편 소설은 지구 멸망 하루 전날을 배경으로 한 작품이다.
『핼리혜성과 신라의 왕위쟁탈전』(서영교 교수)은 한·중·일 고문서에 나타난 혜성 기록을 통해 신라의 역사와 궁중 암투를 새롭게 고증한 역사서이다.
