제임스 웹 우주망원경:토성 대기와 고리에 초점을 맞춘 개방형 근적외선 관측 성공

제임스 웹 우주망원경이 드러내는 토성의 놀라운 대기와 고리 구조 분석

 
James Webb 우주 망원경 (JWST)은 발사 이후 태양계 행성들을 명확하게 관찰해 왔습니다. 목성, 천왕성, 해왕성, 그리고 화성의 상세한 관찰에 이어 JWST는 최근 토성을 관찰했습니다. 토성의 대기가 근적외선 빛에서 그렇게 선명하게 관찰되어 매혹적인 고리 행성인 토성에 대한 새로운 통찰력을 얻은 것은 이번이 처음입니다.

토성 관찰

 
 
 
 

토성의 고리와 위성 관측

 
2023년 6월 25일 NASA의 James Webb 우주 망원경 팀은 보장된 시간 관측 프로그램의 일부로서 토성의 첫 번째 근적외선 관측을 시작했습니다. 그 관측은 현재 토성 시스템의 과거 역사와 진화에 대한 중요한 단서를 얻기 위해 토성 주변의 희미한 위성과 밝은 고리를 탐지하기 위한 목적으로 영국 레스터 대학의 Ray Fletcher 교수에 의해 제안되었습니다. JWST의 NIRCam에 의해 찍힌 사진들은 감탄할 만합니다. 토성의 얼음 고리는 이전의 관찰들과는 다른 독특한 모습을 보여주었습니다.

2023년 6월25일 NASA의 제임스 웹 우주망원경팀은 토성의 첫 근적외선 관측을 수행하시 시작했다. 적외선으로 관측한 토성은 매우 신비롭다. (*출처:NASA,ESA,CSA외)

 
 
 

제임스 웹의 새로운 발견

 
특히 JWST가 토성의 위성 엔셀라두스를 관측한 결과 남극점에서 입자와 상당량의 수증기가 포함된 거대한 기둥의 분출이 확인됐습니다. 이번 발견으로 엔셀라두스가 토성과 고리계(특히 E-ring)에 직접적으로 막대한 양의 물을 공급하는 역할을 담당하고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 현재 토성의 G-ring과 넓은 E-ring을 면밀히 관찰하기 위해 장기간 노출 관측이 진행되고 있으며, 이들 연구 결과는 곧 발표될 예정입니다.

토성의 위성들과 고리 묘사도 (*출처NASA/JPL)

 
 
 

토성의 대기에 대한 통찰력

 
JWST의 근적외선 파장(3.23 마이크로미터)은 이미 토성에 매우 가까운 카시니 우주선이 이전에 관측한 것보다 더 뚜렷한 토성의 대기를 제공했습니다. 특히, 관측된 이미지에는 일반적으로 토성의 더 깊은 대기에서 발견되는 줄무늬가 없다는 것은 주목할 만한 사실입니다. 이것은 북반구에 있는 토성의 크고 어둡고 확산된 구조물이 행성의 위도를 따르지 않기 때문인 것으로 보입니다. 이것은 또한 목성의 근적외선 관측에서 발견된 대규모 성층화 에어로졸의 대류 패턴과 비슷하게 보이는 것도 주목할 만한 사실입니다.

앞으로의 제임스 웹 분광관측이 더 기대된다.(*출처:NASA,ESA,CSA외)

 
 
 

계절 변화 이해

 
토성의 북극과 남극을 비교함으로써, 과학자들은 그 행성에서 계절적인 변화를 관찰할 수 있습니다. 현재, 토성의 북반구는 겨울을 경험하고 있고, 남반구는 겨울의 끝에 가까워지고 있습니다. 특히, 토성의 북극 지역은 어둡다고 알려져 있는데, 이것은 그것의 계절적인 변화가 극지방의 에어로졸에 영향을 미칠 것으로 추측됩니다. 이것을 이해하기 위해, JWST의 분광 관측이 수행될 것입니다. James Webb 팀에 따르면, 이러한 관찰은 고도에서의 메탄 상호작용 또는 전리층으로부터의 삼중수소 이온 (H3+) 방출을 확인할 것으로 기대됩니다.
 
 

결론

 
James Webb 우주 망원경은 태양계에서 비교할 수 없는 천체 관측을 계속하고 있습니다. 최근 근적외선에서 관측된 토성의 대기, 고리, 그리고 위성은 과학적인 탐험을 위한 새로운 길을 열었습니다. James Webb 미래 임무를 통해 더 많은 우주의 신비와 경이로운 현상들을 발견하고 인류의 우주에 대한 지식을 확장해 나갈 것입니다.