천왕성·해왕성 실제 색깔 찾았다…"모두 옅은 청록색"

영국 옥스퍼드대

보이저2호가 촬영한 천왕성(Uranus)과 해왕성(Neptune) (위), 이번 연구로 드러난 두 행성의 실제 색깔(아래). 옥스퍼드대 제공

해왕성은 진한 파란색, 천왕성은 옅은 청록색이라는 것이 그간 정설처럼 받아들여져 왔지만 최근 관측 결과 두 행성의 색깔은 청록색으로 매우 비슷한 것으로 분석됐다.

패트릭 어윈 영국 옥스퍼드대 물리학과 교수 연구팀은 이같은 관측 결과를 4일(현지시간) 국제 학술지 '왕립천문학회 월보'에 발표했다. 해왕성은 파란색, 천왕성은 청록색이라는 색깔 구분에 오류가 있다는 건 천문학계에서 널리 알려진 사실이지만 실제 색깔을 밝혀낸 건 이번이 처음이다. 

행성 색깔에 대한 오해는 미국 항공우주국(NASA)이 1977년 발사한 우주탐사선 보이저2호 관측 이후 시작됐다. 두 행성을 포착한 이미지들은 모두 두 행성이 서로 다른 색깔인 것처럼 기록했다. 이는 카메라가 포착한 여러 단색 이미지들을 후작업을 통해 합치는 과정에서 생겨난 오류다. 

특히 해왕성 이미지의 경우 실제 색깔보다 파란색이 두드러진다. 보이저 2호가 관측한 초기 해왕성 이미지는 천왕성에 비해 매우 선명한 파란색을 띠고 있다. 해왕성을 형성하는 구름, 띠, 바람 등을 더 잘 드러내기 위해 색채의 대비를 높이는 과정에서 선명한 파란색을 띠게 됐다는 설명이다.

어윈 교수는 "보이저 2호가 촬영한 천왕성은 실제 색깔에 가까운 형태로 공개됐지만 해왕성은 인공적으로 파란색을 띠고 있다"고 말했다. 사진 첫 공개 당시 연구팀은 사진 아래 캡션을 달아 이같은 사실을 밝혔지만 시간이 흐르면서 부가 설명은 사라지고 사진만 널리 퍼졌다. 

연구팀은 허블우주망원경의 우주망원경 이미지 분광기(STIS)와 유럽남방천문대의 다중 단위 분광 탐색기(MUSE)가 제공한 데이터를 활용해 두 행성의 정확한 픽셀값을 얻었다. 이를 통해 천왕성과 해왕성이 실제로는 비슷한 청록색이라는 사실을 밝혀냈다. 해왕성이 천왕성보다 조금 더 푸른데 이는 천왕성을 둘러싸고 해왕성보다 더 두꺼운 연무층이 형성돼있기 때문이다. 

천왕성의 색깔은 태양 둘레를 84년 간 도는 동안 조금씩 변한 것으로 나타났다. 연구팀은 미국 애리조나 로웰천문대가 1950년부터 2016년까지 기록한 파장 측정값을 비교했다. 그 결과 천왕성의 남극·북극이 태양과 지구를 직접 마주할 때 반사율이 변하면서 밝기가 달라지는 것으로 밝혀졌다.

천왕성의 여름은 더욱 푸르다. 천왕성 극지에 존재하는 얼음 연무층이 메탄 얼음 입자로 구성돼 있기 때문인 것으로 나타났다. 이 입자들이 극지에서 녹색, 적색 파장의 반사를 더 증가시켜 천왕성이 여름에 더 푸르게 보인다는 설명이다. 

연구를 이끈 어윈 교수는 "데이터를 활용해 해왕성과 천왕성의 색을 가장 정확하게 재구성했다"며 더불어 "천왕성이 태양을 공전하는 동안 왜 색깔이 변하는지 이미지 데이터와 정량적 모델링을 통해 밝힌 첫 연구"라고 전했다. 
 

[박건희 기자 wissen@donga.com]