해왕성 오로라 최초로 관측…"제임스웹이 해냈다" [우주로 간다]

(지디넷코리아=이정현 미디어연구소)미국 항공우주국(NASA) 제임스웹 우주망원경(JWST)이 처음으로 해왕성에서 오로라 현상을 포착했다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 26일(현지시간) 보도했다.

이번 관측은 작년 6월 JWST의 근적외선분광기(NIRSpec)를 사용해 이뤄졌다. 근적외선분광기는 천체가 흡수하거나 방출하는 빛을 분석하는 기구로 빛의 다른 파장을 분석해 천체의 온도나 질량, 화학 성분과 같은 주요 특성을 파악할 수 있게 해준다.

JWST가 근적외선분광기로 처음으로 해왕성 오로라를 포착했다. 왼쪽은 허블이 찍은 해왕성, 오른쪽은 허블이 촬영한 사진에 JWST의 관측 데이터를 입힌 것이다. 청록색 부분이 오로라를 나타낸다. (출처=NASA, ESA, CSA, STScI)

영국 레스터 대학에서 해당 연구를 수행한 노섬브리아대학 헨릭 멜린은 성명을 통해 "해왕성의 오로라 현상을 이미지화하는 것은 JWST의 근적외선 감도로만 가능했다"며, "오로라를 보는 것뿐만 아니라 디테일과 선명함에 정말 놀랐다"고 밝혔다. 이번 연구결과는 최근 국제학술지 ‘네이처 천문학’에 공개됐다.

태양계에 행성 중에서는 자전 속도가 느린 수성과 금성을 제외하고 지구를 비롯해 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성에서 오로라가 발생한다. 그 동안 지구 바깥 쪽 행성 중 목성과 토성, 천왕성의 오로라 관측엔 성공했으나 해왕성 오로라는 관측하지 못한 상태였다. 하지만, 이번 관측으로 모든 태양계 행성들의 오로라 관측에 성공했다.

천왕성 오로라의 모습 (사진=씨넷)

지구, 목성, 토성에서 발생하는 오로라는 주로 극지방에서 나타나지만 해왕성의 경우 다른 행성과 달리 기울기가 많이 기울어져 있어 자기장의 특성이 달라 중외도 지역에서 발생한다.

연구진은 근적외선분광기로 해왕성 전리층의 자세한 이미지를 촬영했다. 여기서 삼중수소 양이온(H₃⁺)이 방출되는 것을 확인해 오로라를 관측할 수 있었다.

허블우주망원경이 촬영한 해왕성의 모습 (사진=NASA/ESA)

JWST 과학자 하이디 하멜은 "삼중수소 양이온은 모든 가스 행성에서 오로라가 일어난다는 명확한 신호였으며, 우리는 해왕성에서도 같은 것을 관측할 것으로 예상했다”며, “JWST을 통해서 마침내 그것을 확인했다”고 밝혔다.

연구진은 이번 관측으로 해왕성의 온도도 측정할 수 있었다. 이는 과거 1989년 보이저 2호의 해왕성 근접비행 이후 처음이다. 그 결과 해왕성 온도는 과거 보이저 2호가 측정한 온도보다 수백도 더 낮은 것으로 나타났다. "해왕성의 상층 대기는 (그 기간 동안) 수백 도 식었다"고 연구진은 밝혔다.

해왕성 온도의 하락은 오로라 관측이 어려운 이유를 설명해 주기도 한다. 온도가 높을수록 더 많은 에너지를 가진 입자와 충돌하기 때문에 오로라가 더 밝아지고 온도가 낮을수록 오로라도 약해진다.

천문학자들은 앞으로도 JWST로 해왕성을 계속 연구하여 태양계에서 가장 먼 행성인 해왕성에 대한 더 깊게 이해할 예정이다.

이정현 미디어연구소(jh7253@zdnet.co.kr)