화성과 목성 사이의 소행성대(Asteroidbelt)에서는 2020년 6월 현재 899,239개의 소행성이 발견되었습니다.현재까지 발견된 모든 소행성체의 93.7%입니다.하지만 예상외로 텅 빈 공간에서 특정 소행성을 찾지 않는 이상 우주탐사선이 작은 천체와 부딪힐 확률은 사실상 없습니다.실제 이곳을 통과한 탐사선 입자 검출기에 따르면 미립자(Dust) 양이 지구 주변과 크게 차이가 없는 것으로 나타났습니다.소행성대 소행성의 총 질량은 달 질량의 약 4%에 불과합니다.
가장 크고 가장 먼저 발견된 것은 19세기 첫날인 1801년 1월 1일에 발견된 1세레스(Ceres)입니다.평균 지름이 939km로 소행성대 질량의 약 30%를 차지합니다.소행성대에서는 유일하게 2006년 왜행성(Dwarfplanet)으로 지정돼 해왕성 궤도 안쪽 소행성체 중 가장 큽니다.
지난 2015년 돈 탐사선이 촬영한 1세레스(출처: NASA)의 두 번째로 크고 가장 밝은 소행성인 4베스타(Vesta)는 1807년 네 번째로 발견됐습니다.베스타는 모든 소행성체 중 유일하게 맨눈 관측한 외모 등급(5.20등급)을 가지고 있습니다.
최대 4개의 소행성(출처: 위키백과) 소행성은 소행성대에서 균일하게 분포하지 않습니다.궤도 장반경이나 공전 주기를 기준으로 소행성의 개수가 크게 감소하는 구간이 존재하는데, 이는 커크우드 간극(Kirkwoodgap)이라고 합니다.커크우드 간극은 목성과 정수비로 궤도공명을 일으키는 곳으로 이 지점을 기준으로 내부, 중앙, 외곽 소행성대의 3구역으로 구분합니다.
소행성대의 소행성 분포와 커쿼드 간극(출처: 위키백과)의 3구역으로 구분된 소행성대는 태양으로부터의 거리와 공전궤도 경사각, 분광형에 따라 122개 족(Family)으로 세분합니다.이 중 주요 9개족을 안쪽에서 소개합니다.
거리와 공전궤도 경사각에 따른 소행성대 분류(출처: 위키백과) 헝가리족(Hungaria family)은 가장 안쪽에 위치한 그룹으로 소행성대와 별도로 분류하기도 합니다.타원궤도의 긴 반지름이 1.78~2.00AU에 위치하며 이심률이 0.18 미만이고 공전궤도 경사각이 16~34°입니다.목성과 4:1 궤도 공명을 일으키는 커크우드 간극의 진오 궤도로 대략적으로 목성과 9:2, 화성과 3:2 궤도 공명을 나타냅니다.최대 일원이 평균 지름 10km 정도인 434헝가리어(Hungaria)일 정도로 작은 소행성으로만 구성되어 있습니다.완화휘석이 포함된 E형 소행성(E-typeasteroid)에서 반사율이 평균 0.3 이상으로 높아 크기에 비해 밝습니다.2020년6월 현재 23,606개가 발견되었습니다.
플로라족(Florafamily)은 타원궤도의 긴 반지름이 2.17~2.33AU에 위치하고 이심률이 0.053~0.224이며 공전궤도 경사각이 1.6~7.7°입니다.플로라족은 뚜렷한 특징이 존재하지 않고 광범위하게 분포하여 다양한 소그룹으로 나뉘기 때문에 우연히 현재 위치에서 태양을 공전하고 있는 소행성족으로 보입니다.평균 지름 128km의 8플로라(Flora)와 70km의 43아리아드네(Ariadne)가 가장 큰 소행성인데 이들은 오히려 외곽에 위치합니다.
1991년 갈릴레오 탐사선이 촬영한 플로라족 소행성 951 가스프라(출처: NASA) 베스타족(Vestafamily)은 타원궤도의 긴 반지름이 2.26~2.48AU에 위치해 이심률이 0.035~0.162이며 공전궤도 경사각이 5.0~8.3°입니다.소행성 중 가장 밝고 두 번째로 큰 평균 지름 525㎞의 4베스타(Vesta)가 중심이 되며, 다른 소행성은 모두 지름 10㎞ 미만의 소형입니다.베스타족 소행성은 주로 베스타의 ‘V’를 딴 V형 소행성(V-typeasteroid)으로 분류되며 주로 휘석의 비율이 높고 반사율도 높아 상대적으로 밝습니다.
2011년 돈 탐사기가 촬영한 4베스타(출처:NASA) 니사족(Nysafamily)은 소행성대의 4.8%를 차지하는 최대 그룹입니다.타원궤도의 긴 반지름이 2.41~2.50AU에 위치하며 이심률이 0.12~0.21이고 공전궤도 경사각이 1.4~4.3°입니다.평균 직경 80km의 44니사(Nysa)와 135헤르타(Hertha)가 중심이 됩니다.목성과 3:1 궤도공명을 나타내는 2.50AU 안쪽에 위치한 니사족까지 내부 소행성대(Innermain-belt)로 분류합니다.
유노미아족(Eunomia family)은 타원궤도의 긴 반지름이 2.53~2.72AU에 위치하고 이심률이 0.078~0.218이며 공전궤도 경사각이 11.1~15.8°입니다.9개의 소행성족 중 유일하게 중앙 소행성대(Middlemain-belt)에 위치합니다.규산염을 포함한 S형 소행성(S-typeasteroid)에서 비교적 높은 반사율을 가지고 있습니다.가장 큰 소행성은 평균 지름 268km의 15유노미아(Eunomia)입니다.
콜로니스족(Koronis family)은 타원궤도의 긴 반지름이 2.85~2.90AU에 위치하고 이심률이 0.008~0.089이며 공전궤도 경사각은 1.0~3.3° 미만입니다.약 20억 년 전에 두 소행성이 충돌해 생성된 것으로 보고 있습니다.1876년 가장 먼저 발견된 158 콜로니스(Koronis)에서 유래한 이름으로 가장 큰 소행성은 평균 지름 41km의 208 라쿠리모사(Lacrimosa)입니다.콜로니스족에서 외곽 소행성대(Outermain-belt)로 분류되며 기준은 목성과 5:2 궤도 공명을 나타내는 2.82AU입니다.
1993년 갈릴레오 탐사선이 촬영한 콜로니스족 소행성 243 아이다와 위성 다크틸(출처: NASA) 에오스족(Eosfamily)은 타원궤도의 긴 반경이 2.99~3.03AU에 위치하며 이심률이 0.01~0.13이며 공전궤도 경사각이 8~12°입니다. 3.30AU에 위치한 소행성은 목성과 9:4 궤도공명을 하며 콜로니스족과 마찬가지로 소행성 간 충돌로 생성된 것으로 보고 있습니다.1882년에 발견된 평균 지름 104km의 221에오스(Eos)가 가장 크고 가장 먼저 발견됐습니다.
히기아족(Hygieafamily)은 타원궤도의 긴 반지름이 3.06~3.24AU에 위치하고 이심률이 0.088~0.191이며 공전궤도 경사각이 3.5~6.8°입니다.탄소로 이루어진 C형(C-type)과 B형(B-type) 소행성으로 반사율이 낮아 어둡습니다.평균 지름 434㎞로 소행성대에서 네 번째로 큰 10히기아(Hygiea)가 가장 크고 72㎞ 정도인 333바데니아(Badenia)와 538프리델릭(Friederike)도 히기아족에 포함됩니다.
테미스족(Themisfamily)은 타원궤도의 긴 반지름이 3.08~3.24AU에 위치하고 이심률이 0.09~0.22이며 공전궤도 경사각은 3° 미만입니다.탄소로 이루어진 C형 소행성(C-typeasteroid)으로 히기아족과 특징이 비슷하지만 공전궤도 경사각이 낮습니다.평균 지름 198km의 24테미스(Themis)가 가장 크고 밝습니다.
소행성 분포도(출처: 위키피디아) 소행성대 외곽과 목성 궤도 사이에 위치한 힐다 소행성군(Hildas)은 목성과 3:2 궤도 공명을 일으키는 소행성입니다.타원형 궤도로 목성의 라그랑주 지점 L3, L4, L5에 순차적으로 접근하여 궤도를 유지합니다.타원궤도의 긴 반지름이 3.7~4.2AU에 위치하며 이심률이 0.3 미만이고 공전궤도 경사각이 20° 미만입니다.최초로 발견된 평균 지름 170㎞의 153힐다(Hilda) 이름에서 유래되었으며 2020년 6월 현재 4,455개의 소행성이 발견되었습니다.
153힐다의 공전궤도(출처: 위키백과) 소행성(Asteroid)에 속하는 가장 최외곽 천체는 목성 트로이 소행성군(Jupitertrojan)입니다.우주 공간에서 질량이 큰 두 천체(태양-행성 또는 행성-위성)의 중력에 의해 작은 천체가 그 위치를 유지할 수 있는 다섯 지점을 라그랑주점(Lagrangianpoint)이라고 합니다.이 지점은 무거운 두 천체의 중력과 궤도의 원심력이 평형을 이뤄 작은 천체가 안정적으로 궤도를 유지할 수 있습니다.공전궤도 상에서 행성의 전후 60° 지점에 위치한 L4와 L5는 특히 안정적이지만 이 지점에 트로이 소행성군이 위치합니다.
라그랑주점(출처: 위키백과) 트로이 소행성군은 행성보다 60° 먼저 공전하는 L4를 그리스 캠프(Greekcamp), 뒤에서 공전하는 L5를 트로이 캠프(Trojancamp)로 세분합니다.가장 먼저 발견된 트로이 소행성은 태양-목성의 그리스 캠프(L4)에서 1906년 발견된 588 아킬레스(Achilles)입니다.트로이 캠프(L5)에서는 같은 해 617 파트로크로스(Patroclus)가 처음 발견됐는데 2001년 지름 113km와 104km로 구성된 이중 소행성으로 밝혀졌습니다.최대 트로이 소행성은 1907년 그리스 캠프에서 발견된 평균 지름 225km의 624헥터(Hektor)로 트로이 캠프 소행성 중에서는 3451멘톨(Mentor)이 평균 지름 116km로 추정됩니다.2020년 6월 현재 목성 트로이 소행성은 8,525개가 발견되었습니다.과학자들은 지름 1㎞ 이상의 목성 트로이 소행성이 100만 개가 넘는 것으로 추산하고 있습니다.