천문학-토성의 위성들

토성의 위성들

토성에는 위성이 많습니다. 크기는 수십 미터에 달하는 작은 달부터 수성보다 반경이 더 크지만 질량은 수성의 절반 정도인 타이탄까지 다양합니다. 2023년 현재 토성은 궤도가 확인된 145개의 위성을 보유하고 있으며, 그 중 13개는 직경이 50km를 초과합니다. 또한 고리 안에 있는 수백만 개의 위성과 셀 수 없이 많은 작은 고리 입자도 토성의 궤도를 돌고 있습니다. 토성의 7개 위성 가운데 안정된 타원체 모양을 유지할 수 있을 만큼 크고 정수압 평형 상태에 있는 위성은 한두 개뿐입니다. 타이탄이 하나의 예이고 레이아가 또 다른 예일 수 있습니다.

 

토성의 가장 큰 위성 타이탄

토성의 가장 큰 달인 타이탄은 전체 태양계에서 직경이 두 번째로 큰 달의 위치를 차지하고 있으며, 가니메데(목성의 달) 다음으로 큽니다. 타이탄은 표면에 마른 강과 탄화수소 호수를 보여주며, 지구와 유사한 질소가 풍부한 대기로 보완됩니다. 한편, 토성의 여섯 번째 달인 엔셀라두스는 남극 지역에서 가스와 먼지를 방출합니다. 23번째 달인 이아페투스(Iapetus)는 뚜렷한 반구를 보여줍니다. 하나는 하얀 눈으로 덮여 있고 다른 하나는 검은 먼지로 덮여 있어 인상적인 색상을 지닌 천체를 만듭니다. 특히 토성의 24개 달은 일반 위성으로 분류되며 타이탄이나 토성과 관련된 신화 속 인물의 이름을 따서 명명하는 전통을 고수하고 있다. 토성의 규칙 위성은 토성의 적도에 대한 최소한의 경사로 순행 궤도를 따릅니다. 토성의 F 고리에는 7개의 주요 위성이 동반되는데, 4개는 더 큰 위성의 트로이 궤도에 위치하고 2개는 서로 궤도를 공유합니다. F 고리 내에는 두 개의 셰퍼드 위성과 한 개의 틈이 두 개의 추가 달을 수용하는 데 기여하여 토성의 고리 시스템의 복잡한 역학을 풍부하게 합니다. 이것이 있습니다. 다른 위성보다 큰 하이페리온은 타이탄과 궤도 공명을 경험합니다. 궤도 공명은 궤도를 도는 두 물체가 작은 정수비를 형성하는 궤도 주기로 인해 서로에게 일관된 중력 영향을 미칠 때 발생합니다. 더 쉽게 말하면 두 물체가 일직선으로 정렬되어 중력을 통해 서로 영향을 미치는 상태를 말합니다. 토성의 양치기 위성은 토성의 고리 시스템 내부 또는 외부를 공전하는 작은 위성으로 고리 내에 간격을 만듭니다. 아주 작은 먼지 입자로 구성된 양치기 위성은 이러한 입자를 분리하는 역할을 하여 고리 내에 뚜렷한 가장자리와 틈을 만듭니다. 이 과정은 토성의 광대한 고리 시스템 내에서 먼지 입자의 위치와 에너지를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. Pan(Encke Gap), Daphnis(Keeler Gap), Atlas(A 고리), Prometheus(F 고리) 및 Pandora(F 고리)를 포함한 양치기 위성은 토성의 고리 내에서 먼지가 흩어지기보다는 축적되는 데 기여합니다. 이 양치기 위성은 토성의 아름다운 고리 시스템의 복잡한 구조를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 토성 고리의 밝게 빛나는 부분을 면밀히 조사하면 밝기의 변화를 관찰할 수 있으며, 특히 토성 고리 시스템의 가장 얇은 부분인 F 고리에서 밝기의 변화를 관찰할 수 있습니다. 판도라는 F 고리 바깥쪽을 공전하고, 프로메테우스는 F 고리 안쪽을 공전합니다. 판도라는 F링을 구성하는 입자를 응집시켜 분산을 방지합니다. 고리 안과 주위에 위치한 위성 판도라와 프로메테우스는 고리의 좁은 폭을 유지하는 중력을 행사합니다.

토성의 위성 계

토성의 위성 시스템은 극단적인 질량 분포를 보여줍니다. 타이탄은 토성의 위성 전체 질량의 96% 이상을 차지하고, 타이탄을 제외한 6개의 타원 위성은 전체 질량의 약 4%를 차지합니다. 나머지 55개의 달과 토성의 고리를 합친 질량은 전체 질량의 0.04%에 불과합니다. 직경 5,152km의 타이탄은 태양계에서 두 번째로 큰 위성이라는 확고한 지위를 굳건히 지키고 있으며, 현재 토성의 위성 중 가장 큰 위성이라는 타이틀을 자랑하고 있습니다. 밀도가 높은 대기로 유명한 타이탄은 액체 표면이 안정된 태양계의 단독 위성으로 지구를 연상시키는 특성을 보입니다. 이 액체는 북극과 남극 지역에 메탄-에탄 호수 형태로 존재하며 타이탄의 가장 큰 호수인 크라켄해는 지구의 카스피해보다 크다. 타이탄의 대기 구성은 원시 지구와 유사하기 때문에 많은 주목을 받았습니다. 이 밀도 높은 대기는 때때로 위성의 남극 위에 밝은 흰색 적운 구름을 형성합니다. 타이탄의 두꺼운 대기는 표면 관찰에 어려움을 줍니다. 2004년 카시니호이겐스가 도착하기 전에는 타이탄 표면에 대한 정보가 제한적이었습니다. 주로 얼음과 암석으로 이루어진 타이탄의 표면은 카시니-호이겐스 탐사를 통해 더 잘 이해되었으며, 달 극에 탄화수소로 가득 찬 호수의 존재가 확인되었습니다. 타이탄의 대기는 주로 질소와 미량의 메탄 및 에탄으로 구성되어 있습니다. 지질 표면은 젊어 보이며 산맥이나 극저온 화산과 유사한 지형을 특징으로 합니다. 타이탄의 표면에는 크레이터가 거의 없으며 대부분 평평합니다. 바람과 비를 포함한 기상 현상은 표면 역학에 기여하며 지구의 해변을 연상시키는 파도 모양의 형성도 확인되었습니다. 타이탄은 표면과 지하에 액체 물질이 존재하고 질소가 풍부한 대기로 인해 온도가 상당히 낮음에도 불구하고 초기 지구와 유사합니다.