눈부신 고리…허블과 웹이 본 ‘태양계 가장 아름다운 행성’

곽노필의 미래창
허블은 가시광선으로 표면 포착
웹은 적외선으로 구름 아래 추적

제임스웹우주망원경이 2024년 11월29일 촬영한 토성. 미국항공우주국 제공

토성은 중심부의 거대하고 밝은 고리와 부드러운 색감의 표면, 북극의 육각형 제트 기류가 어우러져, 흔히들 태양계에서 가장 아름다운 행성이라고 말한다. 태양을 한 바퀴 공전하는 동안 토성의 기울기에 따라 지구에서 보이는 고리의 모습이 달라지는 것도 관측의 재미를 더한다.

허블우주망원경과 제임스웹우주망원경이 협력해 아름다운 토성을 입체적으로 관측한 사진이 공개됐다. 허블은 2024년 8월22일, 웹은 14주 후인 같은해 11월29일 각각 촬영했다.

허블은 가시광선으로 고리와 구름에 반사된 빛의 미묘한 색상 차이를 포착했고, 웹은 적외선으로 구름층 아래 대기층의 구조를 잡아냈다. 미국항공우주국(나사)은 마치 양파 껍질을 벗기듯 여러 고도에서 토성의 대기를 효과적으로 절개해 보는 것과 같다고 설명했다.

허불우주망원경이 2024년 8월22일 촬영한 토성. 미국항공우주국 제공

관측 당시 토성은 북반구 기준으로 여름이 끝나가는 시기였다. 토성은 자전축이 지구와 비슷하게 26.7도 기울어져 있어 사계절이 뚜렷하다. 공전 주기가 29.5년이므로 계절 하나가 7년 이상 지속된다. 토성이 하지점을 지난 때는 2017년이다.

웹망원경 사진에선 북극의 육각형 제트기류와 함께 ‘리본파’라는 이름이 붙은 북반구 중위도의 구불구불한 제트 기류와, 그 아래로 2010~2012년 발생했던 대춘계폭풍의 흔적으로 추정되는 작은 점 등을 볼 수 있다. 대춘계폭풍이란 토성 북반구의 봄에 발생하는 거대한 폭풍을 가리킨다. 긴 겨울이 끝나고 봄이 오면서 햇빛에 노출된 북반구에서 깊은 곳에 가라앉아 있던 가스들이 열을 받아 위로 솟구치면서 일어나는 강력한 대류현상이다.

북극의 육각형 제트 기류도 선명히 포착됐다. 나사는 “북극이 겨울로 접어들어 15년 동안 어둠에 잠기는 2040년대까지는 그 유명한 육각형 제트기류를 고해상도로 볼 수 있는 마지막 기회”라고 밝혔다.

왼쪽부터 야누스, 디오네, 엔셀라두스 위성이다. 미국항공우주국 제공

웹망원경이 촬영한 사진에선 고리가 아주 밝게 빛난다. 고리 성분의 99%가 반사율이 높은 물얼음이기 때문이다.

허블망원경 사진에서도 고리는 밝게 빛나지만 햇빛이 조금 덜 비치는 쪽으로 기울어져 있다. 가장 바깥쪽 고리인 F고리가 웹 사진에선 얇고 선명하게 보이는 반면, 허블 사진에선 희미하게 빛난다.

나사는 “두 망원경은 토성의 서로 다른 면모를 보여준다”며 “이러한 관측들을 종합하면 토성 대기가 어떻게 3차원 시스템으로 작용하는지 이해하는 데 도움이 된다”고 밝혔다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr