소행성 주노(Juno) : ALMA 장기선 캠페인

 

Credit: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)

 

사진 1> ALMA가 장기선 캠페인(Long Baseline Campaign)의 일환으로 촬영한 소행성 주노의 사진들을 이어모아 만든 동영상.
사진이 촬영될 당시 주노의 거리는 지구로부터 2억 9천 5백만 킬로미터였다. 
 

새로운 ALMA의 사진과 동영상으로 바라본 우주를 유영하는 소행성 주노

 

ALMA가 만들어낸 일련의 사진이 소행성 벨트의 가장 거대한 천체 중 하나인 주노의 표면을 전례없이 세세한 모습으로 담아냈다.

여러 사진들을 이어붙여 만들어낸 짧은 동영상의 이 고해상도 사진들은 밀리미터 파장의 빛을 내면서 자전하고 있는 소행성의 모습을 보여주고 있다.

 

국립전파천문대의 천문학자인 토드 헌터(Todd Hunter)의 설명은 다음과 같다.
"가시광선을 이용하는 망원경의 경우 태양으로부터 반사된 빛을 포착해내는데 반해 ALMA는 이 소행성 자체에서 복사되는 밀리미터 파장의 빛을 포착하여 보여주고 있는 것입니다."

 

국제 ALMA 컨소시엄을 구성하고 있는 각 국가의 대표적인 천문학자들이 준비하여 이번 관측을 세세하게 서술하고 있는 논문은 아스트로피지컬 저널에 개재가 수락되었다.

 

헌터의 설명은 다음과 같다.
"주노와 같은 소행성이나 태양계의 또다른 천체의 열복사를 잡아내는 ALMA를 이용하여 천문학자들은 대상의 모양, 조성, 그리고 표면의 속성을 연구할 수 있게 될 것입니다."

 

ALMA에 의해 수행된 전체 관측자료에는 이 소행성의 완전한 한 바퀴 자전 중  60퍼센트에 해당하는 분량을 담은 10장의 개개의 사진들과 문서가 포함되어 있다.

 

Credit: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)

 

사진 2> 장기선 캠페인의 일환으로 ALMA에 의해 촬영된 소행성 주노의 사진들.

 

이번 관측은 주노가 지구로부터 2억 9천 5백만 킬로미터 거리에 위치해 있었던 2014년 10월 19일, 네 시간여에 걸쳐 이루어졌다.

 

사진에서 주노의 자전축은 지구 반대 방향으로 기울어져 있었기 때문에 주로 남반구의 모습이 관측될 수 있었다.
이 관측에서 ALMA가 달성한 해상도는 40밀리각초인데 이는 한 픽셀이 담고 있는 폭이 60킬로미터 분량에 해당하는 해상도로서 이 폭은 주노 표면의 4분의 1에 해당하는 너비이다.

 

이러한 해상도는 동일한 파장을 이용하여 수행된 이전 관측의 해상도를 엄청나게 향상시킨 것이며 소행성의 형태와 표면의 주요 구조들을 잠재적으로 추정해낼 수 있기에 충분한 해상도이다.

 

소행성 주노가 다음번에 지구 가까이 근접하게 되는 때는 2018년 11월이다.
이때 주노는 그 어느때보다도 가까이 접근하게 되기 때문에 ALMA는 현재보다 두 배 이상 개선된 해상도까지 관측이 가능할 것이고 이를 통해 이 흥미로운 천체의 새로운 세부모습을 밝혀줄 수 있을 것이다.

 

직경 240킬로미터의 소행성 주노는 소행성 벨트에서 가장 큰 규모를 가진 천체 중 하나이지만 이 지역에서 가장 큰 천체인 난쟁이 행성 세레스 질량에는 수 퍼센트 정도밖에 미치지 못한다.
 
NRAO의 천문학자 아리엘 뮬렛(Arielle Moullet)의 소감은 다음과 간다.
"이번 관측은 ALMA가 소행성을 연구하는데 대단히 강력한 도구임을 명백하게 입증해준 사례입니다.
ALMA의 높은 해상도는 수많은 소행성들의 표면을 분별해내기 충분할만큼 강력하죠."

 

주노에 반사된 빛을 이용하여 개발된 초기 주노의 모델은 이 소행성이 감자 형태를 닮은 타원형의 천체이며 그 표면에 소규모의 굴곡선이 있을 것으로 예상하고 있다.

ALMA의 관측 자료는 이 모델이 사실임을 지지하고 있다.

 

주노는 15킬로미터 거리로 떨어져 있는 안테나의 배열이 완료된 ALMA의 장기선 캠페인 동안 이 망원경의 고해상도 분해능을 시험하기 위해 선택된 5개의 실험 대상 천체중 하나이다.
 
테스트 대상 천체에는 주노 이외에 원시행성 원반인 황소자리 HL과, SDP.81 중력렌즈 은하, 그리고 미라라는 이름의 별과 3C138이라는 퀘이사가 포함되어 있다.

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2015년 4월 7일자 
         https://public.nrao.edu/news/pressreleases/alma-lbc-juno        

 

참고 : 소행성 주노를 비롯한 태양계의 다양한 작은 천체에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          왜소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346957
          소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346956
          혜성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346955
          유성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346954

 

참고 : ALMA 장기선 캠페인의 관측 대상 천체에 대한  내용은 하기 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
         황소자리 HL 별 주위의 원시행성 원반 
         SDP.81 중력렌즈 은하

 

원문>

For release: 9 a.m. E.D.T. April 7, 2015

Asteroid Juno Seen Traveling Through Space in New ALMA Images and Animation

A series of images made with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) provides an unprecedented view of the surface of Juno, one of the largest members of our solar system's main asteroid belt. Linked together into a brief animation, these high-resolution images show the asteroid rotating through space as it shines in millimeter-wavelength light.

"In contrast to optical telescopes, which capture the reflected light from the Sun, the new ALMA images show the actual millimeter-wavelength light emitted by the asteroid," said Todd Hunter, an astronomer with the National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Charlottesville, Va. A paper prepared by representatives of the entire international ALMA consortium detailing these observations was accepted for publication in the Astrophysical Journal, Letters.

According to Hunter: “By using ALMA to image the thermal glow from asteroids like Juno and other bodies in our solar system, astronomers will be able to study their shape, composition, and surface properties.”

The complete ALMA observation, which includes 10 separate images, documents about 60 percent of one rotation of the asteroid. It was conducted over the course of four hours on 19 October 2014 when Juno was approximately 295 million kilometers from Earth. In these images, the asteroid's axis of rotation is tilted away from the Earth, revealing its southern hemisphere most prominently.

For this observation, ALMA achieved a resolution of 40 milliarcseconds, meaning that each "pixel" in the images is about 60 kilometers across, covering approximately one fourth of the surface of Juno. This resolution is a vast improvement over earlier observations made at similar wavelengths and is enough to clearly resolve the shape of the asteroid and potentially tease out prominent surface features.

Juno will make its next close approach to Earth in November 2018. Since the asteroid will be much closer than it was in the most recent observations, ALMA will be able to double its resolution, potentially revealing new details about this intriguing object. At approximately 240 kilometers across, Juno is among the largest members of the solar system’s main asteroid belt, but it is still only a few percent the mass of this region’s largest inhabitant: the dwarf planet Ceres, which is now playing host to NASA’s Dawn spacecraft.

“This new observation clearly demonstrates that ALMA will be a very powerful tool for studying asteroids,” said NRAO astronomer Arielle Moullet. “At its highest resolution, ALMA is powerful enough to resolve the surface of many asteroids.” Earlier models of Juno developed by studying its reflected light indicate that it has an oblong, or potato-like, shape with possibly minor indentations on its surface. The ALMA images seem to support this model.

Juno is one of five targets selected for study during the ALMA Long Baseline Campaign to test the telescope’s high-resolution capabilities, achieved when the antennas are at their greatest separation: up to 15 kilometers apart. The other targets include the protoplanetary disk HL Tau, the gravitationally lensed galaxy SDP.81, the star Mira, and quasar 3C138.

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The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of the European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO), the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded by ESO on behalf of its Member States, by NSF in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the National Science Council of Taiwan (NSC) and by NINS in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan and the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States; by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America; and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.

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