50년 만에 재정의 된 목성…크기 조금 더 작고, 20배 납작하다

곽노필의 미래창
주노 탐사선 정밀 관측 데이터로 계산
적도 지름 8km, 극 지름 24km 줄어

주노 탐사선이 2019년 2월12일 촬영한 목성. 미국항공우주국 제공

태양으로부터 다섯번째에 있는 행성 목성은 태양계에서 가장 먼저 생긴 행성이자 가장 큰 행성이다. 지구를 1300개 이상 담을 수 있을 정도다. 현재 과학계가 합의한 목성의 적도 반지름은 7만1492km, 극 반지름은 6만6854km다.

그러나 과학자들이 새로운 데이터로 다시 계산해본 결과, 목성은 이제껏 우리가 알고 있던 것보다 약간 작은 것으로 밝혀졌다.

이스라엘 바이츠만과학연구소가 주축이 된 국제연구진은 목성 탐사선 주노의 측정 데이터를 토대로 정밀 계산한 결과, 기존 측정치보다 적도 지름은 8km, 남북극을 잇는 지름은 24km 더 작은 것으로 나타났다고 국제학술지 ‘네이처 천문학’에 발표했다. 새 측정치에 따르면 목성의 적도 반지름은 7만1488km, 극 반지름은 6만6842km이다.

지금 과학자들이 채택하고 있는 목성의 크기는 1970년대에 미국항공우주국(나사)의 심우주 탐사선 보이저와 파이어니어가 보내온 관측 자료를 토대로 계산한 것이다. 연구진은 “지금까지 우리가 알고 있던 목성의 크기와 모양은 두 탐사선이 약 50년 전에 보낸 전파를 이용해 측정한 단 6개의 데이터 기반한 것”이라고 밝혔다.

바이츠만과학연구소 연구진이 계산한 목성의 크기(짙은 노란색)와 이전 수치(옅은 노란색). 바이츠만과학연구소 제공

임무 연장 덕분에 정확한 측정 데이터 확보

그러나 2011년 발사돼 2016년 목성 궤도에 도착한 주노 탐사선이 처음으로 목성의 극지 궤도를 돌면서 기존 측정치를 재검토할 수 있는 데이터를 보내오면서 상황이 달라졌다. 주노는 2022년 임무 기간이 연장된 뒤에는 목성 뒤편 관측 데이터까지 보내왔다. 연구진은 덕분에 이전보다 훨씬 많은 26개 데이터를 확보해 목성의 크기를 정확하게 계산할 수 있었다.

주노탐사선 책임연구원인 사우스웨스트연구소의 스콧 볼튼 박사는 “주노가 목성 뒤편을 지나는 동안은 목성 대기로 인해 전파 신호가 차단되거나 휘어진다”며 “이것이 오히려 목성 크기를 정확하게 측정할 수 있게 해줬다”고 말했다. 전파 신호가 휘는 정도를 분석하면 목성의 온도와 밀도 분포를 파악할 수 있다. 휘는 정도가 클수록 대기의 밀도가 높다. 바이츠만과학연구소의 요하이 카스피 교수(지구행성학)는 “목성과 지구, 우주선의 위치를 알고 있기 때문에 행성 중심으로부터 특정한 거리에서의 대기 밀도를 계산할 수 있고, 이를 바탕으로 행성의 반지름과 형태를 추정할 수 있다”고 말했다.

주노 탐사선이 촬영한 목성의 남극. 주노는 처음으로 목성의 극지 상공을 오가는 탐사선이다. 미국항공우주국 제공

내부 구조 모델과 관측치 간 불일치 해소

새로운 계산 결과는 수치로만 보면 몇km 차이로 목성의 큰 덩치에 견줘 보면 아주 미미하다. 연구진은 그러나 이 차이가 중요하다고 강조했다. 조정된 반지름이 목성 내부 구조에 대한 이론적 모델과 중력 및 대기 관측 데이터 사이의 간극을 메꿔줬다는 것이다. 또 이전엔 포함되지 않았던 바람을 계산에 포함시킨 것도 불일치를 해소하는 데 기여했다.

새 측정치에 따르면 목성의 적도 반지름은 극 반지름보다 약 7% 더 크다. 반면 지구의 적도 반지름은 극 반지름보다 0.33% 더 크다. 이는 목성이 지구보다 대략 20배 더 납작하다는 걸 뜻한다. 이는 빠른 자전, 복잡한 내부 구조, 대기 바람 등 여러 요인이 복합적으로 작용한 결과라고 연구진은 설명했다. 태양계 행성 중에서 가장 짧은 목성의 자전 주기는 10시간이 채 되지 않는다. 카스피 교수는 “목성은 이전 측정치보다 더 납작한 모양을 하고 있다”며 “교과서를 수정해야 할 것”이라고 말했다.

*논문 정보

The size and shape of Jupiter. Nat Astron (2026).

https://doi.org/10.1038/s41550-026-02777-x

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr