토성의 달 다섯 개. 왼쪽부터 야누스, 판도라, 엔셀라두스, 레아, 미마스. / NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute

지구에는 달이 하나밖에 없지만, 태양계에서 가장 많은 달을 갖고 있는 토성은 무려 274개의 달을 갖고 있다. 한 과학자 팀이 새로운 위성 128개를 토성 주변에서 찾아내, 2배 수준으로 늘어난 것이다. 이번 발견은 국제천문연맹(IAU)에서 공식적으로 인정받았다. 두번째로 많은 위성은 목성의 95개. 토성의 274개 위성은 태양계의 다른 행성의 달 숫자를 합친 것보다 두 배가 많다.

현지시간 12일 미국 항공우주국 NASA와 스미소니언 매거진, NYT, USA투데이, 가디언 등 매체들에 따르면, 이번 발견은 역대 가장 큰 규모이며 곧 미국천문학회(AAS) 연구노트에 발표될 예정이다. 태양계에서 최대 '달부자'를 놓고 목성과 토성이 벌이던 경쟁이 드디어 멈추게 됐다는 평가가 나온다.

토성은 2023년 62개의 위성이 새로 발견돼 100개를 넘어서면서 태양계에서 위성이 가장 많은 행성이 됐다. 현재 토성 다음으로 목성의 위성 수가 95개다. 이어 천왕성이 28개, 해왕성이 16개 순이다. 모두 태양에서 먼 가스·얼음 행성들이다. 태양에 가장 가까운 암석행성인 수성과 금성엔 위성이 없다. 지구는 1개, 화성은 2개다.

대만과 미국, 캐나다, 프랑스 과학자들로 구성된 이번 연구의 주저자로 2023년 62개 위성 발견 연구의 책임자인 에드워드 애슈튼 박사(대만중앙연구원 천문학 및 천체물리학연구소)는 언론에 “토성 주변에는 발견되길 기다리는 위성이 수천 개 더 있을 수 있다”고 말했다.

이번 토성 위성의 대규모 발견은 2023년 하와이 마우나케아산에 있는 캐나다-프랑스 하와이 망원경을 통해 발견됐다. 위성들은 지구의 달처럼 둥근 형태가 아니다. 모두 작은 덩어리로, 감자 모양이다. 지름이 몇 km에 불과한 불규칙 위성으로 알려져 있고 토성 적도를 기준으로 매우 큰 경사각 궤도를 돌고 있다.

위성들과 토성의 거리는 1050만~2900만km이다. 토성의 고리가 28만km까지 뻗어 있고, 주요 위성들이 최대 320만km 거리에 있는 것과 비교하면 토성에서 매우 멀리 떨어져 있다.

연구진은 위성들이 원래 태양계 초기에 토성의 궤도에서 중력에 의해 포획된 작은 천체 그룹으로 구성되었다고 믿는다. 이후 일련의 충돌 때문에 위성 조각으로 부서졌을 것이라는 판단이다.

연구진은 약 1억 년 전 소행성 충돌 후 궤도에 남은 잔해일 것으로 추정했다. 실제로 최근 1억 년 전에 충돌이 발생했을 것이라고 여겨지는데, 이는 토성에게는 매우 짧은 순간이다. 토성 위성의  '노스 그룹(Norse group)' 내 위성의 위치 또한 이곳에서 최근 충돌이 발생했음을 보여준다.

노스 그룹은 토성의 고리 바깥쪽에서 경사진 각도로 타원형 경로를 따라 역행 방향으로 공전하는 위성들이다. 이곳 위성들도 새로 발견된 위성들처럼 감자 모양이다.

128개 위성 중 64개의 더미가 '행성과학 저널(Planetary Science Journal)'에 제출된 새로운 논문에 자세히 실렸다. 프리프린트(미리 공개하는 논문 초안)는 아카이브(arXiv)에서 볼 수 있다.