제임스 웹, 태양계 끝 '해왕성 오로라'도 찰칵

제임스 웹 우주망원경(JWST; 이하 웹)이 처음으로 해왕성에서 오로라 현상을 포착했다. 이로써 태양계 모든 행성(수성, 금성 제외)의 오로라가 관측됐다.

26일(현지 시각) 미 항공우주국(NASA)은 자사 블로그를 통해 웹이 사상 처음으로 해왕성의 오로라를 관측했다고 밝혔다.

그간 해왕성에서도 오로라가 발생한다는 신호는 있었으나, 이를 이미지로도 담아낸 것은 이번이 처음이다.

자전 속도가 느려 자기장이 약한 수성과 금성을 제외하고는 태양계 행성(지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성) 모두에서 오로라가 발생한다.

1989년 NASA의 보이저 2호가 플라이바이를 시도하면서 목성과 토성, 천왕성의 오로라를 이미지로 그려내는 데 성공했지만, 유일하게 해왕성의 오로라만은 담아내지 못했다.

이 이미지를 웹이 처음으로 담아낸 것이다. 관측은 지난 2023년 6월 웹의 근적외선분광기(NIRSpec)를 통해 이루어졌다. 천체가 흡수하거나 방출하는 빛을 분석하는 광학 기구다.

앞서 허블이 촬영한 해왕성 이미지에 웹 근적외선분광기로 전리층을 촬영한 데이터를 덮어씌우면 행성 오른편에 확연히 구분되는 청록색 무리를 볼 수 있다. 오로라의 가장 중요한 역할을 하는 삼수소양이온(H₃⁺)을 시각화한 것이다.

해왕성 오로라는 다른 행성처럼 극지역이 아닌 중위도에서 발생한다. 다른 행성보다 기울어진 자기장을 가지고 있기 때문이다.

연구팀은 또한 해왕성의 온도를 측정하고 왜 그간 오로라를 포착하지 어려웠는지를 알게 됐다. 1989년 보이저2호의 촬영 시도 이후 해왕성의 상층 대기는 온도가 수백도 떨어졌다. 현재 온도는 1989년 당시 온도의 절반 수준이다. 오로라는 대전된 입자가 대기 가스를 자극해 빛을 방출할 때 발생하기 때문에 온도가 높을수록 더 많은 충돌이 발생해 밝게 빛난다.

그간 온도가 급감하면서 오로라의 빛이 더욱 희미해졌지만 웹이 뛰어난 성능으로 전리층의 삼수소양이온을 정확하게 포착해낸 것이다.

논문의 공동 저자인 레스터 대학교 리 플레처 교수는 “미래를 내다보고 천왕성과 해왕성의 미래 임무를 꿈꾸는 동안, 오로라를 연구하고 적외선 파장에 맞춰 조정된 기구를 갖는 것이 얼마나 중요한지 알게 됐다”면서 “이 천문대(웹)는 마침내 거대 행성 전리층의 숨겨진 창문을 열었다”고 말했다.

서희원 기자 shw@etnews.com