목성의 오로라

 

Credit: NASA, ESA, and J. Nichols (University of Leicester)

 

사진 1> 천문학자들이 허블우주망원경을 이용하여 행성의 대기에 나타나는 아름다운 빛현상인 오로라를 연구하고 있다.
그런데 이 오로라는 태양계에서 가장 큰 행성인 목성의 양 극지방에서 발생하는 오로라이다.

특히 이번에는 허블우주망원경이 화상분광기를 이용하여 원자외선에서 오로라를 촬영하는 동안 NASA의 주노 우주선이 목성 대기에 접근해 가다가 목성의 공전궤도에 진입하였다.

이번 연구의 목표는 목성의 오로라가 태양풍의 상태 변화에 어떻게 반응하는지를 알아내는데 있다.

오로라는 행성을 둘러싼 우주의 대전입자가 행성의 자기장을 따라 가속되면서 높은 에너지로 들뜨게 될 때 발생한다.

이 입자들이 행성의 자기극점 근처의 대기와 충돌하게 되면 형광조명설비속의 가스처럼 빛을 내게 된다.

목성의 자기권은 지구의 자기권보다 2만 배나 강력하다.

이번 관측은 태양계에서 가장 크고 강력한 자기권의 활동이 어떻게 발생하고 있는지를 알게 해 줄 것이다.

사진의 목성은 해마다 외행성 전체의 지도를 촬영하는 장기간 프로그램인 허블 외행성 대기 탐사 프로그램(Hubble's Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) program)에 의해 서로 다른 시점에 따로따로 촬영된 것이다.

 

천문학자들이 허블우주망원경을 이용하여 태양계에서 가장 거대한 행성인 목성의 극지에서 발생하는 오로라를 연구하고 있다.

이번 관측 프로그램은 현재 목성을 향해 비행중에 있는 NASA의 주노 우주선의 관측 데이터에 의해서도 지원을 받고 있다.

 

태양계에서 가장 거대한 몸집을 자랑하는 행성인 목성은 다양한 색깔의 폭풍들로 유명한 행성이다.
이중에서 가장 유명한 폭풍이 바로 대적반이다.

 

현재 천문학자들은 허블우주망원경의 자외선 관측 기능을 이용하여 이 행성에서 가장 아름다운 또 하나의 구조에 주목하고 있다.

특출나게 선명한 불꽃을 보여주는 이 새로운 관측 대상은 바로 오로라이다.

오로라는 고에너지 입자가 행성의 대기에 유입될 때, 자기극 근처에서 가스원자들과 충돌하면서 만들어진다.

이러한 현상은 아름다운 광경을 만들어낼 뿐만 아니라 태양으로부터 분출된 대전 입자의 흐름인 태양풍이 서로 다른 조건에 어떻게 반응하는지를  관측함으로써, 목성의 오로라를 구성하는 성분이 얼마나 다양한지를 알아내기 위한 프로그램의 목적에도 부합되는 결과를 도출한다.

 

이번 관측 프로그램은 2016년 7월 초에 목성 궤도에 진입하게 될 NASA의 주노 우주선이 목성 근처 태양풍 안에 자리잡고 있기 때문에 시기적으로도 제대로 때를 맞춘 관측 프로그램이 되었다.

허블우주망원경이 오로라의 관측과 측정을 진행하는 동안, 주노 우주선은 태양풍의 속성을 측정하였는데 이는 지구의 망원경과 우주 공간에 있는 우주선 간의 완벽한 협업이었다.

 

이번 연구의 수석 연구원인 영국 레스터 대학의 조나단 니콜스(Jonathan Nichols)의 소감은 다음과 같다.
"목성의 오로라는 매우 드라마틱하고 제가 지금까지 봐온 오로라중 가장 활동적인 오로라입니다.
주노의 목성 도착에 즈음하여 마치 목성에서 불꽃 축제가 벌어지고 있는 것처럼 보였죠."

오로라의 변화에 주목하기 위해 허블우주망원경은 몇 달동안 거의 매일 목성을 관측하고 있다.

과학자들은 허블우주망원경의 화상분광기로부터 촬영된 일련의 원자외선 사진들을 이용하여 지구보다도 더 넓은 지역을 뒤덮고 있는 목성 오로라의 움직임을 보여주는 동영상을 만들 수 있었다.

 

목성의 오로라는 크기에서도 압도적일 뿐만 아니라 에너지 역시 지구 오로라의 수백배에 달한다.

그리고 지구와는 달리 이 오로라 활동은 결코 멈추지 않는다.

 

 

Credit: NASA, ESA, and L. Frattare (STScI)

 

사진2> 목성 및 목성 오로라의 크기척도

 

지구에서 대부분의 강력한 오로라들이 태양풍에 의해 생성되는 것과는 달리 - 지구에서는 대전 입자들이 상층 대기에 비처럼 떨어질 때 가스가 이온화되면서 붉은색과 초록색, 보라색으로 나타나는 오로라를 만들어낸다. - 목성의 경우 오로라가 생성되는 데에는 또 다른 원인이 있다. 

 

목성의 강력한 가스 자기장은 목성 주위를 돌고 있는 대전 입자들을 끌어들인다. 

여기에는 태양풍으로부터 유입된 대전입자들 뿐만 아니라 여러 화산들을 거느리고 있는 목성의 달 이오로부터 우주공간으로 내쳐진 입자도 포함된다.

 

허블우주망원경과 주노 우주선이 함께 관측하고 측정해낸 이번 자료를 통해 오로라에 영향을 미치는 태양 및 제 3 의 원천에 대해 보다 더 많은 이해를 할 수 있게 될 것이다.

 

허블우주망원경을 이용한 관측이 여전히 진행중이고 데이터의 분석에는 몇 개월이 더 걸리겠지만 이번에 촬영된 사진과 동영상들은 이미 확인이 가능하고 목성의 북극에서 촬영된 오로라는 그 아름다움을 뽐내고 있다.

 

주노의 임무를 뒷받침하기 위해 허블우주망원경은 주노가 임무를 진행하는 동안 한 달에 여러번 목성의 오로라에 대한 모니터링을 계속하게 될 것이다. 

Credit: NASA, ESA, and J. Nichols (University of Leicester)

동영상 1> 2016년 5월 19일 허블우주망원경에 탑재된 화상분광기가 원자외선 대역으로 촬영한 목성 대기의 오로라. 

이 오로라는 자외선에서 가장 밝게 빛나기 때문에, 태양계에서 가장 거대한 행성에서 발생하는 오로라를 관측하고 연구하는데는 허블우주망원경이 특별히 적합한 관측장비가 된다.

 

 

 

Credit: NASA, ESA, and J. Nichols (University of Leicester)

동영상 2> 2016년 6월 2일 허블우주망원경에 탑재된 화상분광기가 원자외선 대역으로 촬영한 목성 대기의 오로라

  

 

Credit: NASA, ESA, J. Nichols (University of Leicester), and G. Bacon (STScI)

동영상 3> 2016년 5월 19일 허블우주망원경에 탑재된 화상분광기가 원자외선 대역으로 촬영한 목성 대기의 오로라의 모습을 허블 외행성 대기 탐사 프로그램(Hubble's Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) program)에서 촬영한 목성의 모습과 합성한 것.

 

출처 : 허블사이트 2016년 6월 30일 발표 뉴스
         http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/24/
       

참고 : 목성과 목성의 달에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.      
          https://big-crunch.tistory.com/12346946

 

 

원문>

News Release Number: STScI-2016-24

Hubble Captures Vivid Auroras in Jupiter's Atmosphere

Astronomers are using NASA's Hubble Space Telescope to study auroras — stunning light shows in a planet's atmosphere — on the poles of the largest planet in the solar system, Jupiter. This observation program is supported by measurements made by NASA's Juno spacecraft, currently on its way to Jupiter.

Jupiter, the largest planet in the solar system, is best known for its colorful storms, the most famous being the Great Red Spot. Now astronomers have focused on another beautiful feature of the planet, using the ultraviolet capabilities of NASA's Hubble Space Telescope.

The extraordinary vivid glows shown in the new observations are known as auroras. They are created when high-energy particles enter a planet's atmosphere near its magnetic poles and collide with atoms of gas. As well as producing beautiful images, this program aims to determine how various components of Jupiter's auroras respond to different conditions in the solar wind, a stream of charged particles ejected from the sun.

This observation program is perfectly timed as NASA's Juno spacecraft is currently in the solar wind near Jupiter and will enter the orbit of the planet in early July 2016. While Hubble is observing and measuring the auroras on Jupiter, Juno is measuring the properties of the solar wind itself — a perfect collaboration between a telescope and a space probe.

"These auroras are very dramatic and among the most active I have ever seen," said Jonathan Nichols from the University of Leicester, UK, and principal investigator of the study. "It almost seems as if Jupiter is throwing a fireworks party for the imminent arrival of Juno."

To highlight changes in the auroras, Hubble is observing Jupiter almost daily for several months. Using this series of far-ultraviolet images from Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph, it is possible for scientists to create videos that demonstrate the movement of the vivid auroras, which cover areas bigger than the Earth.

Not only are the auroras huge in size, they are also hundreds of times more energetic than auroras on Earth. And, unlike those on Earth, they never cease. While on Earth the most intense auroras are caused by solar storms — when charged particles rain down on the upper atmosphere, excite gases, and cause them to glow red, green, and purple — Jupiter has an additional source for its auroras.

The strong magnetic field of the gas giant grabs charged particles from its surroundings. This includes not only the charged particles within the solar wind, but also the particles thrown into space by its orbiting moon Io, known for its numerous and large volcanos.

The new observations and measurements made with Hubble and Juno will help to better understand how the sun and other sources influence auroras. While the observations with Hubble are still ongoing and the analysis of the data will take several more months, the first images and videos are already available and show the auroras on Jupiter's north pole in their full beauty. In support of the Juno mission, Hubble will continue to monitor Jupiter auroras several times a month for the duration of the Juno mission.

The Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, California, manages the Juno mission for the Southwest Research Institute in San Antonio, Texas. Juno is part of NASA's New Frontiers Program, which is managed at NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, for NASA's Science Mission Directorate in Washington, D.C. Lockheed Martin Space Systems, Denver, built the spacecraft. The California Institute of Technology in Pasadena manages JPL for NASA.

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and the European Space Agency. NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) in Washington, D.C.

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011-44-116-252-5049
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