"눈부시다"…제임스 웹, 목성서 빛나는 오로라 포착 [우주로 간다]

최고 적외선 관측 능력을 자랑하는 제임스웹 우주망원경(JWST)이 목성 북극을 수놓은 오로라 현상을 포착했다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 12일(현지시간) 보도했다. 해당 연구 결과는 이날 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 발표됐다.

지구 오로라처럼 목성의 오로라도 태양에서 태양풍을 통해 불어온 고에너지 입자가 상층부 대기에 도달한 후, 자기장에 의해 극지방으로 이동하면서 생성된다. 하지만 목성 오로라의 경우 지구 오로라보다 수백 배 더 밝게 빛난다.

2023년 12월 25일 JWST 근적외선 카메라로 촬영된 목성 오로라. 오른쪽 이미지는 2023년에 처음 공개된 사진이며, 이번에 관측된 오로라의 위치가 상단에 표시돼 있다. (출처=NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso(UPV), Imke de Pater(UC 버클리), Thierry Fouchet(파리 천문대), Leigh Fletcher(레스터대학), Michael H. Wong(UC 버클리), Joseph DePasquale(STScI), Jonathan Nichols(레스터 대학), Mahdi Zamani(ESA/Webb))

연구진들은 목성 오로라 자료를 수집하며 목성 오로라가 얼마나 역동적이고 강렬한 지를 알고 놀랐다고 밝혔다. 

해당 논문 주저자 영국 레스터 대학 조나단 니콜스는 성명을 통해 "오로라가 얼마나 빨리 변하는지 보고 싶었다"면서 "15분 정도에 걸쳐 천천히 나타났다 사라지기를 반복할 것으로 예상했다. 하지만 실제로는 오로라 영역 전체가 빛으로 펑펑 터지고 때로는 초 단위로 변하는 모습을 관찰했다"고 설명했다. 

사진=NASA, ESA, CSA, Jonathan Nichols(레스터 대학), Mahdi Zamani(ESA/Webb)

니콜스와 그의 팀은 JWST의 근적외선(NIRCam) 카메라와 허블 망원경의 자외선 센서를 사용해 목성 오로라의 세부 모습을 촬영했다. 공개된 사진은 2023년 12월 25일 JWST가 촬영한 것이다.

니콜스는 "이상하게도, JWST가 관측한 가장 밝은 빛은 허블 망원경의 사진에는 존재하지 않았다. 이는 우리를 어리둥절하게 만들었다"며, "웹과 허블이 관측한 밝기 조합을 일으키기 위해서는 대기에 충돌하는 매우 낮은 에너지의 입자들을 다량 조합해야 하는데 이는 과거에는 불가능하다고 여겨졌다. 우리는 아직 이것이 어떻게 일어나는지 이해하지 못하고 있다"고 강조했다. 

2022년 JWST의 근적외선 카메라가 촬영한 목성의 합성 이미지. 목성의 고리와 두 위성이 보인다. 목성의 극 지방을 둘러싼 푸른 색 오로라가 눈에 띈다. (사진= NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS 팀)

JWST는 2022년에도 목성 오로라를 촬영한 바 있다. 이 이미지에는 목성과 목성의 작은 위성인 아말테아와 아드라스테아 주변의 희미한 고리도 나타났다.

연구진은 허블 망원경과 JWST를 모두 사용해 목성 오로라 현상을 계속 연구해 오로라를 유발하는 에너지 입자들이 목성 대기에 어떻게 도달하는지 살펴볼 예정이다. 이를 통해 목성의 자기권을 포함해 목성 주변 우주 공간에 대한 새로운 정보를 밝혀낼 수 있을 것으로 보인다.