제임스웹, 목성 대적점 대기층 비밀 벗겼다 [우주로 간다]

대적점 대기층서 특이한 구조 관측

천문학자들이 제임스웹 우주망원경(JWST)을 사용해 목성 대적점 위 대기층에서 과거에는 볼 수 없었던 구조를 발견했다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 26일(현지시간) 보도했다. 

해당 연구 논문은 과학 학술지 네이처 천문학(Nature Astronomy)에 실렸다.

JWST가 목성의 대적점을 클로즈업 한 모습 (출처=ESA/Webb, NASA & CSA)

NASA에 따르면, 목성의 대적점은 태양계에서 가장 큰 폭풍으로 지구보다 2배 가량 크고 최소 300년 간 관측되고 있다. 이 곳에서 부는 바람은 시속 430~680km로 지구의 토네이도보다 최대 3.5배 빠른 속도로 알려져 있다.

그 동안 과학자들은 대적점의 나이와 크기, 속도에도 불구하고 이 곳의 대기층에는 특이점이 없다고 여겨 관심을 가지지 않았다.

이번 연구를 주도한 영국 레스터 대학 헨리크 멜린 박사는 "우리는 이 지역이 정말 지루할 것이라고 생각했다."며, “하지만, 오로라만큼이나 흥미롭다. 목성은 놀라움을 멈추지 않는다"고 성명을 통해 밝혔다.

■ 대적점 대기층에는 어떤 비밀이?

2022년 7월 JWST 근적외선 분광기(NIRSpec)로 관측한 결과 목성 대적점은 예상과 달리 특이한 구조를 가진 것으로 알려졌다.

연구진은 JWST를 통해 목성 대적점을 확대해 분석했고, 고위도 전리층에서 수소 분자에 의해 방출되는 적외선을 관측했다. 이 곳은 목성 대적점 폭풍 구름 위 300km 이상 떨어져 있으며, 태양 빛이 수소를 이온화하고 적외선 방출을 자극하는 것으로 알려졌다.

목성 전리층에서 수소에 의해 방출되는 적외선을 보여주는 이미지 (출처=ESA/Webb, NASA & CSA)

위 이미지에서 더 붉은 색은 전리층의 높은 고도에서 나오는 수소 방출을 나타낸다. 푸른색은 대기 층의 구름 꼭대기와 대적점을 포함해 낮은 고도에서 나오는 적외선을 표시한다. 그 동안 목성 대기층이 위나 아래 모두 균일할 것이라는 과학자들의 예상과는 달리 다양하고 복잡한 구조를 띄고 있었다.

연구진은 목성 대기층 빛의 대부분은 태양광에 의해 발생하지만, 상부 대기층의 구조에 영향을 주려면 또 다른 요인이 있어야 한다고 밝혔다.

“이런 구조는 해변에 파도가 부딪혀 모래에 잔물결을 만드는 것과 같은 대기 중력파에 의한 것이다.”며, "이런 파동은 대적점 주변의 난류가 많은 하부 대기층 깊은 곳에서 생성되며, 고도가 높아지면 상부 대기의 구조와 배출을 변화시킬 수 있다”고 헬리크 멜린 박사는 밝혔다.

이러한 대기 중력파는 때때로 지구에서도 볼 수 있지만, 지구 대기 중력파는 목성에서 발생하는 동일한 현상보다 훨씬 덜 강력하다.

연구팀은 JWST를 통해 새로 발견된 대적점 특징과 그 기반이 되는 대기 중력파 탐지에 대한 후속 연구를 진행할 예정이다.

이번 발견으로 목성 전체의 에너지 분포 구조 이해에 도움이 될 것으로 보이며 유럽우주국(ESA)의 'JUICE(주스, Jupiter Icy Moons Explorer)' 임무를 지원하는데 도움이 될 수 있다고 해당 매체는 평했다.