위성은 지구 주위를 공전하고 있는 달처럼 어떤 행성의 인력에 이끌려 그 행성의 외곽을 주기적으로 도는 천체를 말한다. 그렇다면 이러한 위성이 자기 자신을 도는 또 다른 2차 위성(exomoon)을 가질 수도 있을까.

이 질문에 대해 천문학자들은 최소한 태양계 내에서는 그 같은 특별한(?) 위성은 존재하지 않는 것이 확실하다고 말한다. 그동안 수행해 온 우주탐사의 결과가 이를 방증한다.

태양계 외곽일지라도 가능성은 매우 낮은 편이다. 20세기 말부터 외계 생명체 탐사 프로젝트를 진행하고 있는 미국 SETI 연구소의 선임 천문학자 세스 쇼스탁 박사도 이 점에 동의한다.

그는 “이미 미 항공우주국(NASA)이 우주선을 달 궤도에 진입시키는데 성공한 만큼 2차 위성의 존재가 물리적으로 불가능하다고는 말할 수 없다”며 “하지만 모 행성의 강력한 인력 때문에 위성이 자체적으로 작은 위성을 보유하는 것은 사실상 어렵다”고 밝혔다.

그가 제시한 단 하나의 가능성은 모 행성의 크기가 지구와는 비교도 안 될 정도로 엄청나게 큰 경우뿐이다. 이 상황에선 모 행성과 1차 위성의 간격이 크게 벌어져 있을 수 있으므로 모 행성의 인력 영향을 받지 않는 2차 위성이 생겨날 수도 있다는 것. 물론 이 조건들을 충족하는 위성이 태양계 밖 어떤 곳에 존재할 개연성을 배재할 수는 없다. 하지만 지금까지 발견된 250여개의 외부 행성에 한정한다면 이들로부터 2차 위성은 물론 1차 위성을 발견해낼 희망조차 그리 높지 않다는 게 미국 콜로라도 대학 우주천문학연구소 웹스터 캐쉬 교수의 설명이다.

그는 “설령 인류가 2차 위성을 찾아낸다고 해도 모 행성의 인력에 이끌려 원래의 궤도를 벗어나게 될 것이기에 그 모습을 볼 수 있는 기간은 길지 않을 것”이라며 “물리학적으로 위성의 위성은 단명할 수밖에 없는 운명”이라고 말했다.