토성의 오로라

 

 

 

이 사진은 토성에서 발생하는 오로라의 역동적인 모습을 보여주고 있다.

 

허블우주망원경이 며칠동안 토성의 남극지방을 관측하면서 토성의 남극상공에서 다양한 모습을 보여주는 오로라의 모습을 일련의 사진으로 촬영하였다.

 

이 일련의 사진에서는 마치 지구의 오로라와 같이 매일매일 변화하는 오로라의 다양한 특징을 보여주고 있는데 며칠간은 극 주변을 회전하다가 또 며칠간은 그대로 정지되어 있는 모습을 보여주기도 한다.

 

그러나 지구 오로라의 경우 약 10분 정도의 시간동안 발달하여, 몇 시간 정도만 지속됨에 반하여 토성의 오로라는 항상 밝게 나타나며, 며칠동안 지속된다는 점에서 차이가 있다. 

 

허블과 카시니호에 의해 얻어진 관측자료에 의하면 토성의 오로라는 태양의 자기장 영향보다는 주로 대전입자들로 가득한 태양풍의 압력에 의해서 발생하는 것으로 보인다.

 

2004년 1월 28일에 발생한 오로라의 강력한 밝기는 당시 발생한 거대한 태양풍과 시기적으로 일치하고 있다.

 

이 사진에는 토성의 오로라가 점점 밝아지면서(그래서 더더욱 강력해져서) 토성의 극지방을 둘러싼 빛의 고리 지름이 줄어든 모습이 나타나 있다. 

 

우주에서 오로라 현상을 보면 마치 행성의 극지방을 휘감아도는 불타는 가스고리처럼 보인다.

오로라 현상은 우주공간에서 대전입자가 행성의 자기장과 충돌하면서 발생하는 것이다.

대전입자가 가속화되면서 고에너지를 띄게 되고 상층대기로 침투하게 된다.

이것이 행성 대기의 가스와 충돌하면서 가시광선, 자외선, 적외선 대역에서 빛무리를 만들어내게 된다. 

 

천문학자들은 이 사진을 만들기 위해 가시광선 대역으로 촬영한 토성 및 고리사진에, 토성의 남극을 촬영한 자외선 사진을 합성하였다.

이 사진의 오로라가 푸른 색깔로 나타나는 것은 자외선 대역의 복사를 촬영한 것이기 때문이다.

좀더 사실적으로 보면, 토성의 오로라는 대기상의 수소가 타오르면서 발생하는 것이므로 관측자에게 붉은색으로 나타나게 될 것이다.

 

지구의 경우 태양으로부터 발생된 대전입자는 지구의 질소, 산소와 충돌을 하게 되며 이때 보이게 되는 색깔은 대부분 초록색과 파란색이다.

 

이 사진을 구성하고 있는 자외선 사진은 2004년 1월 24일, 26일, 28일에 촬영되었으며 가시광선 이미지는 2004년 3월 22일에 촬영되었다. 

 

출처 : The European Homepage for The NASA/ESA Hubble Space Telescope
        http://www.spacetelescope.org/images/html/heic0504a.html

 

참고 : 다양한 토성의 풍경 등, 토성과 토성의 여러 달에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다. 
           https://big-crunch.tistory.com/12346948

 

원문>

Saturn's dynamic aurorae 

 

These images reveal the dynamic nature of Saturn's aurorae. Viewing the planet's southern polar region for several days, NASA/ESA Hubble Space Telescope snapped a series of photographs of the aurora dancing in the sky. The snapshots show that Saturn's aurorae differ in character from day to day, as they do on Earth, moving around on some days and remaining stationary on others. But compared with Earth, where auroral storms develop in about 10 minutes and may last for a few hours, Saturn's auroral displays always appear bright and may last for several days.

The observations, made by Hubble and the Cassini spacecraft, while en route to the planet, suggest that Saturn's auroral storms are driven mainly by the pressure of the solar wind - a stream of charged particles from the Sun - rather than by the Sun's magnetic field.

The aurora's strong brightening on Jan. 28, 2004 corresponds with the recent arrival of a large disturbance in the solar wind. The image shows that when Saturn's auroras become brighter (and thus more powerful), the ring of light encircling the pole shrinks in diameter.

Seen from space, an aurora appears as a ring of glowing gases circling a planet's polar region. Auroral displays are initiated when charged particles in space collide with a planet's magnetic field. The charged particles are accelerated to high energies and stream into the upper atmosphere. Collisions with the gases in the planet's atmosphere produce flashes of glowing energy in the form of visible, ultraviolet, and infrared light.

Astronomers combined ultraviolet images of Saturn's southern polar region with visible-light images of the planet and its rings to make this picture. The auroral display appears blue because of the glow of ultraviolet light. In reality, the aurora would appear red to an observer at Saturn because of the presence of glowing hydrogen in the atmosphere. on Earth, charged particles from the Sun collide with nitrogen and oxygen in the upper atmosphere, creating auroral displays colored mostly green and blue.

The ultraviolet images were taken on Jan. 24, 26, and 28, 2004 by Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph. Erich Karkoschka of the University of Arizona, USA used the telescope's Advanced Camera for Surveys on March 22, 2004 to take the visible-light images.

 

Credit: NASA, ESA, J. Clarke (Boston University, USA), and Z. Levay (STScI)