목성, 생각보다 작고 납작하다 [우주로 간다]

목성 평균 반지름, 기존 측정치보다 약 12㎞ 줄어

목성이 과학자들이 수십 년 동안 인식해 온 것보다 약간 더 작고 납작하다는 연구 결과가 나왔다.

과학 전문 매체 라이브사이언스는 4일(현지시간) 주노 탐사선이 수집한 전파 데이터를 분석해 태양계 최대 행성인 목성의 내부 구조와 크기를 정밀하게 측정한 연구 결과를 보도했다. 해당 연구는 지난 2일 과학 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에 게재됐다.

목성이 이전에 생각했던 것보다 더 납작하고 작다는 연구 결과가 나왔다. (사진=NASA)

논문 공동 저자인 이스라엘 와이즈만 과학연구소 행성 과학자 요하이 카스피는 성명을 통해 “교과서를 업데이트해야 할 시점”이라며 “목성의 실제 크기가 바뀐 것은 아니지만, 이를 측정하는 방식은 근본적으로 달라졌다”고 밝혔다.

지금까지 과학자들은 보이저 1·2호와 파이오니어 10·11호가 수행한 총 여섯 차례의 측정 결과를 바탕으로 목성의 크기와 형태를 추정해 왔다. 이들 수치는 약 50년 전 전파 관측을 통해 얻어진 값이다.

그러나 주노 탐사선은 2016년 목성 궤도에 진입한 이후 목성과 그 위성들에 대한 방대한 데이터를 수집해 왔으며, 이를 통해 기존보다 훨씬 많은 전파 데이터를 확보했다. 연구진은 이러한 추가 데이터를 활용해 목성의 크기를 전 방향에서 약 400m 수준까지 정밀하게 측정할 수 있었다.

카스피는 “목성까지의 거리와 자전 특성만으로도 크기와 형태를 파악할 수 있지만, 진정으로 정확한 측정을 위해서는 훨씬 정교한 기법이 필요하다”고 설명했다.

전파 굴절로 본 목성의 형태

이번 연구에서 과학자들은 주노 탐사선이 지구로 송신한 전파 신호가 목성 대기를 통과하며 어떻게 굴절되는지, 그리고 목성이 신호를 완전히 가릴 때 전파가 어떤 방식으로 차단되는지를 분석했다. 이를 통해 목성의 강력한 바람이 가스 행성의 형태를 미세하게 변화시키고 있다는 사실을 밝혀냈으며, 이러한 정보를 바탕으로 행성의 정확한 모양과 크기를 계산했다.

목성의 모습을 묘사한 그림. 주노 탐사선의 관측 결과와 보이저•파이오니어 호의 관측 결과의 차이를 보여준다. (출처=바이츠만 과학 연구소)

새로운 분석 결과, 목성의 평균 반지름은 6만6842㎞로 산출됐다. 이는 기존 측정치보다 약 12㎞ 작은 수치다. 적도 반지름 역시 7만1488㎞로, 이전 추정값보다 약 4㎞ 감소한 것으로 나타났다.

와이즈만 과학연구소의 가스 행성 전문가이자 공동 저자인 엘리 갈란티는 “이 몇 ㎞의 차이가 매우 중요하다”며 “반지름을 소폭 조정하는 것만으로도 목성 내부 모델이 중력 데이터와 대기 관측 결과에 훨씬 더 잘 부합하게 된다”고 설명했다.

연구진은 이번에 업데이트된 측정값이 목성의 내부 구조에 대한 이해를 높이는 데 그치지 않고, 태양계 밖 가스 행성의 관측 데이터를 해석하는 데에도 중요한 기준이 될 것이라고 밝혔다.

카스피는 “이번 연구는 행성이 어떻게 형성되고 진화하는지를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다”며 “목성은 태양계에서 가장 먼저 형성된 행성 중 하나일 가능성이 높고, 목성 내부를 연구함으로써 태양계는 물론 우리와 유사한 행성계가 어떻게 탄생했는지에 대해 한 걸음 더 가까이 다가갈 수 있다”고 말했다.