3I/ATLAS, 알려진 모든 혜성과 다른 전례 없는 음의 편광 현상 보여

독특한 광학 특성

The Astrophysical Journal Letters에 발표된 획기적인 발견에서, 국제 천문학자 팀은 성간 혜성 3I/ATLAS가 위상각 7°에서 최소값 -2.7%에 달하는 깊고 좁은 음의 편광 분기를 나타내며, 반전각이 단 17°에 불과함을 밝혔습니다.

이러한 조합은 소행성과 혜성 중에서 전례가 없으며, 이전 성간 방문자 2I/Borisov를 포함하여, 3I/ATLAS를 이러한 극단적인 편광 행동을 나타내는 것으로 알려진 최초의 천체로 만듭니다. 이 측정은 ESO의 초대형 망원경의 FORS2 기기, 북유럽 광학 망원경의 ALFOSC, RCC 천문대의 FoReRo2를 사용하여 얻었습니다.

이 발견이 특별한 이유

"음의 편광 분기의 깊이는 희귀한 F형 소행성과 혜성 핵의 거의 두 배입니다"라고 연구팀은 설명합니다. "3I/ATLAS의 반전각은 특정 작은 해왕성 너머 천체와 유사하지만, 그 음의 편광은 전례가 없습니다."

이 이상 현상은 3I/ATLAS 주변의 먼지 입자가 익숙한 혜성이 방출하는 입자와 근본적으로 다르다는 것을 의미합니다. 아마도 매우 미세한 질감, 층상 구조 또는 우리 태양계와는 거리가 먼 환경에서 형성된 조성을 가지고 있을 것입니다.

혜성의 빛 편광 이해하기

혜성의 코마에 있는 먼지 입자에서 햇빛이 산란될 때, 반사된 빛은 부분적으로 편광됩니다. 즉, 전자기파가 특정 방향으로 우선적으로 진동합니다. 이 편광의 정도와 방향은 먼지 입자의 크기, 모양, 조성 및 구조에 따라 달라집니다.

작은 위상각(태양, 혜성 및 관측자 사이의 각도)에서 대부분의 혜성은 빛이 산란면에 더 평행하게 진동하는 "음의 편광"을 나타냅니다. 위상각이 증가함에 따라 편광은 양으로 전환됩니다. 이 전환이 발생하는 각도를 반전각이라고 하며, 음의 편광 최소값의 깊이는 입자 특성의 진단 도구입니다.

편광 최소값

-2.7%

모든 혜성 중 가장 깊은 음의 편광, 위상각 7°에서 발생

반전각

17°

일부 해왕성 너머 천체와 유사하지만 훨씬 더 깊은 음의 분기를 가진 비정상적으로 낮은 반전각

고편광도 저편광도 아닌: 새로운 등급

우리 태양계의 혜성은 일반적으로 두 가지 편광 범주로 나뉩니다: 고편광 혜성(얕은 음의 분기와 높은 반전각을 가진)과 저편광 혜성(중간 음의 분기와 낮은 반전각을 가진). 이러한 범주는 먼지 입자 특성과 조성의 차이를 반영합니다.

3I/ATLAS와 다른 성간 방문자 비교 — 세 성간 방문자를 보여주는 예술적 비교: 1I/'Oumuamua(길쭉한 형태, 보이는 코마 없음), 2I/Borisov(전형적인 혜성 외관), 3I/ATLAS(특이한 먼지 특성을 가진 활성 코마). 출처: ESA/NASA/다양한 천문대

3I/ATLAS는 어느 범주에도 맞지 않습니다. 그 편광 행동은 성간이든 태양계에 속하든 알려진 모든 혜성과 크게 다릅니다. 극도로 깊은 음의 편광과 낮은 반전각의 조합은 이전에 관찰된 적이 없는 독특한 광학 특성을 나타냅니다.

다른 천체와의 편광 비교

일반적인 태양계 혜성

음의 편광: -1% ~ -1.5% | 반전각: 18-22°

2I/Borisov (이전 성간 혜성)

음의 편광: ~-1.2% | 반전각: ~21° (태양계 혜성과 유사)

F형 소행성 및 혜성 핵

음의 편광: ~-1.4% | 반전각: 17-18°

해왕성 너머 천체 (Pholus)

붉은 표면을 가진 낮은 반전각, 물-얼음 함유 가능성

3I/ATLAS (이번 발견)

음의 편광: -2.7% (전례 없음) | 반전각: 17° (독특한 조합)

먼지가 밝히는 것

극심한 음의 편광은 과학자들에게 3I/ATLAS의 먼지 입자가 특이한 광학 특성을 가지고 있음을 알려줍니다. 몇 가지 가능성이 제안되었습니다:

초미세 입자 질감: 미세한 규모에서 일반적인 혜성 먼지보다 더 부드럽거나 거친 표면을 가진 입자
층상 또는 복잡한 구조: 여러 조성 층을 가진 먼지 입자 또는 특이한 내부 기하학을 가진 응집체
이국적인 조성: 태양계 혜성에서 일반적으로 발견되지 않는 물질 혼합물 또는 광물 조합
형성 환경 지표: 우리 태양계의 원시행성 원반에 없는 온도, 압력 또는 화학적 조건의 특징

연구팀은 매우 작은 위상각에서 편광 위상 곡선의 외삽 기울기가 특정 작은 해왕성 너머 천체 및 센타우로스 Pholus와 일치한다고 지적합니다. 이들은 붉고 물-얼음을 함유한 표면을 가진 것으로 알려진 천체입니다. 이것은 3I/ATLAS가 붉은 표면 조성을 가질 수 있다는 분광학적 증거를 독립적으로 뒷받침합니다.

행성 형성에 대한 함의

이 발견은 3I/ATLAS가 우리 태양계의 천체와 매우 다른 조건에서 형성되었다는 증거가 점점 더 늘어나고 있음을 보여줍니다. 2I/Borisov가 여러 면에서 태양계 혜성과 놀랍도록 유사하게 보였던 반면, 3I/ATLAS는 계속해서 근본적인 차이를 드러내고 있습니다:

3I/ATLAS의 주요 이상 현상

1. 혜성 중 전례 없는 극심한 음의 편광 (-2.7%)
2. 2.9 AU 거리에서의 예외적인 물 생산 (물 검출 기사 참조)
3. 외부 태양계 천체와 유사한 특이한 붉은 색
4. 일반적인 혜성의 거의 두 배인 표면 활동 수준 (≥8%)
5. 태양계보다 수십억 년 더 오래된 가능성 (추정 70억 년 이상)
6. 매우 먼 별 탄생 지역에서 온 것으로 추정되는 궤적

"이 음의 편광의 깊이는 3I/ATLAS의 먼지가 우리 태양계와 매우 다른 조건을 가진 환경에서 형성되었음을 시사합니다"라고 연구팀은 지적합니다. "아마도 모항성계의 온도, 복사 환경 또는 화학적 조성이 우리 태양 주변에서 형성된 혜성에서는 볼 수 없는 특성을 가진 먼지 입자를 만들어냈을 것입니다."

관측 캠페인

편광 관측은 세계에서 가장 정교한 기기를 사용하여 근일점 전 7.7°에서 22.4°의 위상각 범위에서 얻었습니다:

FORS2/VLT

칠레 ESO 초대형 망원경의 초점 감광기 및 저분산 분광기

ALFOSC/NOT

라 팔마 북유럽 광학 망원경의 알함브라 희미한 천체 분광기 및 카메라

FoReRo2/RCC

RCC 천문대의 초점 감광기 및 Roschin 카메라

관측은 이 전례 없는 행동을 드러내기에 충분한 정밀도로 편광 위상 곡선을 매핑하기 위해 매우 신중한 측광 보정과 여러 관측 시기가 필요했습니다.

근일점 및 진행 중인 연구

3I/ATLAS는 오늘 2025년 10월 29일에 1.357 AU(2억 300만 킬로미터) 거리에서 근일점(태양에 가장 가까운 접근)에 도달했습니다. 이것은 태양 가열이 가장 강하고 가스 방출 속도가 최대에 달하는 혜성 활동의 정점을 나타냅니다.

근일점 근처의 3I/ATLAS의 Hubble 관측 — 허블 우주 망원경이 근일점에 접근하는 3I/ATLAS의 이 놀라운 모습을 포착했으며, 혜성의 활성 코마와 발달하는 꼬리 구조를 보여줍니다. 극심한 먼지 활동은 특이한 편광 특성과 일치합니다. 출처: NASA/ESA/Hubble

근일점 후 관측은 혜성의 활동이 진화함에 따라 편광 특성이 변하는지 이해하는 데 중요할 것입니다. 국제 소행성 경보 네트워크(IAWN)는 이 독특한 성간 방문자의 관측을 조정하고 천체측정 추적을 개선하기 위해 2025년 11월 27일부터 2026년 1월 27일까지 캠페인을 시작했습니다.

향후 관측 기간

2025년 11월 4일

ESA의 JUICE 우주선이 다중 기기 관측을 위해 6400만 km 이내로 통과

11월 27일-1월 27일

개선된 천체측정 및 지속적인 편광 측정을 위한 IAWN 조정 관측 캠페인

2025년 12월

태양 눈부심에서 벗어나 지상 망원경이 관측을 재개할 수 있는 혜성

2026년 2월

JUICE 근일점 후 관측 데이터가 지구에 도착할 예정

각 성간 방문자는 다른 이야기를 들려줍니다

지금까지 발견된 세 개의 확인된 성간 천체—1I/'Oumuamua, 2I/Borisov, 3I/ATLAS—는 각각 서로 극적으로 다른 것으로 입증되어 "전형적인" 성간 천체가 무엇인지에 대한 우리의 이해에 도전하고 있습니다:

1I/'Oumuamua는 검출된 코마나 꼬리가 없는 놀랍도록 건조한 천체였으며, 기원을 알 수 없는 비중력 가속을 보였고, 그 성격에 대한 논쟁을 계속 불러일으키는 특이한 길쭉하거나 팬케이크 같은 모양을 가졌습니다.

2I/Borisov는 안심할 만큼 익숙하게 보였습니다. 우리 태양계의 외부 지역 혜성과 유사한 조성과 행동을 가진 일산화탄소가 풍부한 "정상" 혜성이었습니다. 그 발견은 처음에 성간 혜성이 우리 자신의 혜성과 그렇게 다르지 않을 수 있음을 시사했습니다.

3I/ATLAS는 전례 없는 음의 편광, 특이한 거리에서의 예외적인 물 생산, 높은 표면 활동, 그리고 우리 태양계에 없는 형성 조건을 시사하는 여러 이상 현상으로 그 가정을 산산조각 냈습니다.

행성계의 다양성

"각 성간 방문자가 이전 방문자와 극적으로 다른 것으로 입증됨에 따라, 우리는 행성계가 놀라운 다양성의 천체를 생산할 수 있다는 것을 배우고 있습니다"라고 연구팀은 설명합니다. "3I/ATLAS의 극심한 음의 편광은 다른 항성계의 조건—온도, 조성, 복사 환경 및 시간 척도—이 우리 자신의 태양 근처에서 보는 것과 근본적으로 다를 수 있다는 증거에 추가됩니다."

더 많은 성간 방문자를 계속 발견하고 연구함에 따라, 각각은 우리 은하 전체에서 작동하는 행성 형성 과정에 대한 독특한 단서를 제공할 것입니다.

과학 출판 및 데이터 가용성

전체 연구 결과는 The Astrophysical Journal Letters에 발표된 동료 심사 논문 "새로운 성간 혜성 3I/ATLAS의 극심한 음의 편광" (arXiv:2509.05181)에서 확인할 수 있습니다. 이 논문은 완전한 편광 위상 곡선, 먼지 입자 특성의 상세한 분석, 그리고 알려진 모든 태양계 및 성간 천체와의 비교를 제시합니다.

관측과 분석은 여러 기관과 시설에 걸친 천문학자들의 조정된 노력을 나타내며, 태양계를 짧게 통과하는 동안 이러한 희귀한 성간 방문자를 완전히 특성화하는 데 필요한 국제 협력을 보여줍니다.

3I/ATLAS, 알려진 모든 혜성이나 소행성과 다른 전례 없는 음의 편광 현상 보여