허블 우주 망원경이 촬영한 성간 혜성 3I/ATLAS의 이미지. 허블이 쌍곡선 궤도를 따라 움직이는 혜성을 추적했기 때문에, 정지된 배경 별들은 노출 과정에서 줄무늬로 나타난다. (사진=NASA)
[뉴스토마토 임삼진 객원기자] NASA는 지난 7월 성간 혜성 3I/ATLAS(아틀라스 혜성)의 모습을 촬영해서 공개했습니다. 허블 우주 망원경은 2025년 7월21일, 혜성이 지구로부터 2억 7700만 마일(약 4억4400만km) 떨어진 지점에서 이 혜성을 촬영했습니다. 허블은 이 혜성이 단단한 얼음 핵에서 흘러나오는 눈물방울 모양의 먼지 고치를 가지고 있음을 보여줍니다.
보다 상세한 정보를 얻기 위하여 나사(NASA)의 스피어엑스(SPHEREx: 우주 역사, 재이온화 시대 및 얼음 탐사를 위한 분광광도계)는 8월7일부터 15일까지 이 성간 혜성 3I/ATLAS를 관측했습니다. SPHEREx 팀은 이 데이터에서 얻은 통찰력을 분석 중이라고 밝히면서, 3I/ATLAS 모습과 함께 9월 2일 연구 노트를 온라인에 공개했습니다. NASA의 SPHEREx는 이 혜성을 관측하는 NASA의 우주 망원경 중 하나로, 이 혜성의 크기, 물리적 특성, 화학적 구성에 대한 더 많은 정보를 함께 제공하고 있습니다.
NASA의 SPHEREx 망원경은 최근 성간 혜성 3I/ATLAS의 희귀 관측 자료를 포착하여 그 구성과 행동 양상에 대한 새로운 정보와 통찰력을 제공했다. (사진=NASA/SPHEREx)
한편 NASA의 제임스 웹 우주 망원경은 별도로 성간 혜성 3I/ATLAS를 연구하며 그 크기, 구성, 물리적 특성을 밝혀내기 위해 상세한 관측 데이터를 포착하여 이를 9월2일 공개했습니다. NASA의 제임스 웹 우주 망원경은 8월 6일 근적외선 분광기(Near-Infrared Spectrograph) 장비를 이용해 성간 혜성 3I/ATLAS를 관측했습니다. 연구팀은 웹 망원경의 데이터에서 얻은 통찰력을 분석 중이며, 사전 인쇄본을 온라인으로 공개한 것입니다. 웹 망원경은 이 혜성을 관측하는 NASA의 여러 우주 망원경 중 하나로, 이들 망원경은 혜성의 크기, 물리적 특성, 화학적 구성에 대한 더 많은 정보를 함께 제공하고 있습니다.
NASA는 이 혜성이 지구에 위협이 되지 않지만, NASA가 수행하는 다각적인 연구은 태양계 물체를 찾고 추적하며 더 잘 이해하기 위한 NASA의 지속적인 임무를 지원하는 데 도움이 된다고 밝혔습니다.
CO₂ 가스 코마 분출 뚜렷…물 기체는 의외의 침묵
NASA PHEREx는 8월 중순 지구 근처를 스쳐가는 혜성 3I/ATLAS를 정밀 관측했습니다. 이번 결과는 인류가 태양계를 통과하는 성간 천체의 ‘호흡’을 포착한 드문 사례로 평가됩니다. SPHEREx는 2025년 8월8일부터 12일까지 3I/ATLAS를 0.75~5.0마이크로미터(μm) 파장대에서 집중 추적했습니다. 여기에 하와이 마우나케아 천문대의 NASA-IRTF/SpeX 분광계 관측이 보조로 활용됐습니다.
관측된 분광광도계 데이터는 물(H₂O) 얼음 흡수와 이산화탄소(CO₂) 방출 특징을 중심으로 나타났습니다. NASA는 밝은 CO₂ 가스 코마(coma)가 명확히 드러났다고 밝혔는데, 초당 약 9.4×10{^26}개의 분자가 우주로 방출되고 있음을 의미합니다.
반면, 기대와 달리 물(H₂O) 기체 방출은 뚜렷하게 포착되지 않았습니다. SPHEREx의 보수적인 상한 추정치에 따르면, H₂O와 CO의 기체 생성률은 매우 적은 양에 그쳤습니다. 연구진은 “CO₂의 증발 냉각 효과가 물의 기화 압력을 억제했을 가능성이 있다”고 보았습니다.
먼지와 얼음이 만든 ‘거짓 핵’
SPHEREx 이미징 분석에 따르면, 3I/ATLAS는 육안으로는 점광원처럼 보였지만 실제 핵(radius ~23km)에서 기인한 빛보다는, 코마의 얼음과 먼지가 산란시킨 빛이 99% 이상을 차지하는 것으로 보았습니다.
이는 허블망원경(HST) 관측으로 추정된 핵 크기 상한(반경 <2.8km)과 큰 차이를 보입니다. 연구진은 “실제 핵은 작지만, 그 주변의 얼음·먼지 구름이 강한 신호를 내며 핵을 가린 것”이라고 해석했습니다.
관측된 스펙트럼은 CO₂/H₂O 얼음과 유기물이 혼합된 것으로 이것은 3I/ATLAS가 단순한 암석 덩어리가 아니라, 태양계 외부에서 온 ‘활성 천체(active body)’라는 것을 보여줍니다.
특히 태양으로부터 약 3.2천문단위(au) 떨어진 거리에서 CO₂ 방출이 활발하다는 사실은, 이 천체가 태양계 혜성과 비슷한 물리적 특성을 지니고 있음을 시사합니다. 물 얼음의 강한 반사 신호가 관측되었음에도 기체 형태의 물이 검출되지 않은 점은 향후 연구 과제로 남았습니다.
“두 번째 시즌 관측 기다린다”
이번 결과는 SPHEREx의 첫 번째 관측 캠페인에서 얻어진 중간 보고에 해당합니다. NASA는 오는 11~12월 같은 천체를 다시 추적할 예정이며, 배경 천체의 간섭을 줄인 후 더욱 정밀한 분석이 가능할 것으로 기대됩니다.
이번에 분석한 NASA의 자료들은 태양계를 스쳐가는 외계 천체가 남긴 짧은 숨결을 포착한 기록으로 볼 수 있습니다. 향후 추가 관측은 외계 성간 천체의 성분과 진화 과정을 이해하는 단서가 될 것으로 전망됩니다.
NASA의 제임스 웹 우주 망원경으로 촬영한 성간 혜성. (사진=NASA/NASA/James Webb Space Telescope)
임삼진 객원기자 isj2020@daum.net