주노의 방문을 기다리는 목성

 

Credit: ESO/L. Fletcher

 

사진 1> 인위적인 색깔을 입힌 이 사진은 5마이크로미터 파장에서 VISIR가 촬영한 수많은 사진 중 가장 우수한 사진을 선정한 후 이를 합성하여 만든 것이다.

 

NASA 주노 우주선의 목성 도착을 준비하기 위해 천문학자들이 ESO 초대형망원경(the Very Large Telescope, VLT)을 이용하여 목성의 멋진 적외선 사진을 촬영하였다.
이번 작업은 목성에 대한 최고해상도 지도를 만들기 위한 캠페인의 일환으로 진행되었다.
이번 관측 정보는 향후 수개월동안 주노 우주선이 수행하게 될 임무에 정보를 제공해주게 되며 천문학자들로 하여금 주노가 맞닥뜨린 이 거대한 가스 행성을 보다 제대로 이해하는데 도움을 주게 될 것이다.

 

영국 레스터 대학의 리 플레처(Leigh Fletcher)가 이끄는 연구팀이 목성의 새로운 사진을 영국 노팅엄에서 열린 왕립천문학회의의 국립천문회의에서 발표하였다.
ESO의 VLT에 장착된 VISIR 장비에 의해 촬영된 이 사진은 2016년 7월, NASA의 주노 우주선이 목성에 도착하기 전에 목성 대기에 대해 좀더 나은 정보를 얻기 위한 노력의 일환으로 촬영되었다.[1]

 

이번 캠페인에는 하와이와 칠레의 여러 망원경들이 참여했을 뿐 아니라 전세계 곳곳의 아마추어 천문인들의 참여도 있었다.

 

지도에는 목성의 모습과 함께 주노 우주선이 도착하기 수개월 전부터 목성대기의 움직임과 변화 양상이 어떻게 진행되었는지에 대한 정보도 포함되어 있다.

 

주노 우주선은 2011년 발사되었으며 목성계에 도착하기까지 30억 킬로미터를 여행하였다.

 

주노 우주선이 지구에서 진행되는 관측이 가질 수밖에 없는 한계로부터 자유로운 상태에서 데이터를 수집하게 된다는 것을 고려해 보았을때 지상에서 진행된 작업이 대단히 중요하게 평가받고 있다는 것은 매우 놀라운 일처럼 보일 수도 있다.

 

리 플레처는 주노의 목성 도착을 준비하는 연구가 왜 중요한 것인지를 다음과 같이 설명해주고 있다.
"이번에 제작된 지도들은 향후 주노 우주선이 관측하게 될 대상을 설정하는데 도움을 줄 것입니다.
적외선 스펙트럼의 모든 파장에서 진행된 이번 관측은 관측 데이터를 모두 모아 봄으로써, 목성의 에너지와 물질들이 어떻게 대기를 뚫고 상승하는지 3차원적으로 정보를 볼 수 있게 되었습니다. "
 
지속적으로 흔들리는 지구의 대기를 뚫고 고해상도 사진을 촬영해 내는 것은 지상에 위치한 망원경들로서는 가장 확실하게 풀어내야 할 문제 중 하나이다.
목성 자체에서 발생하는 대기의 격렬한 이동과 상대적으로 차가운 가스 구름들의 파동이 발생하는 것을 엿보는 것은 '럭키 이미징( lucky imaging)'이라고 불리는 기술에 의해 가능했다.

 

VISIR의 목성 촬영은 매우 짧은 노출로 지속적으로 촬영하는 작업으로 진행되었고, 이 와중에 수천 장의 사진들이 만들어졌다.
이렇게 촬영된 사진들 중 지구 대기 요동의 영향을 가장 적게 받은 '행운의 사진(The lucky frames)'들이 선택되고 나머지는 폐기되었다.
이러한 사진 선정 작업은 이번에 최종적으로 발표된 사진과 같이 훌륭한 최종 사진이 만들어질 때까지 지속적으로 계속되었다.

 

주노 미션을 지원하기 위한 지상 캠페인의  책임을 맡은 글렌 오르톤(Glenn Orton)은 지구에서 진행된 예비 관측이 왜 그처럼 중요한 것인지를 자세히 설명해 주었다.
"전세계의 아마추어와 프로 천문팀이 함께 노력하여 지난 8개월 동안 어마어마한 데이터들을 우리에게 제공해 주었습니다.
특히 주노의 관측 데이터와 VISIR의 데이터를 함께 이용하면 목성 전반의 열 구조 및 구름이 뒤덮인 양상과 각 가스의 분포에 대한 특징들을 연구할 수 있게 될 것입니다."

 

주노는 전능한 목성의 모습을 하나하나 밝혀내어 새롭고도 진보된 결과를 보내오게 될 것이다.

바로 이러한 작업이 가능하도록 길을 닦는 작업이 바로 이곳 지구에서 진행되어 왔다.

 

Credit: ESO/L.N. Fletcher

사진 2> 2016년 2월과 3월 VLT를 이용한 관측 중 촬영된 이 사진들은 인위적인 색깔을 입힌 것으로 목성의 서로 다른 면을 보여주고 있다.

사진에서 좀더 파랗게 보이는 지역은 기온이 낮고 구름이 없는 지역이다.
반면 주황색으로 보이는 지역은 기온이 높고 구름이 껴 있는 지역이며 아무런 색감 없이 밝게 보이는 지역은 기온이 높고 구름이 없는 지역이며 검게 보이는 지역은 기온이 낮고 구름이 껴 있는 지역이다. (대적반이나 뚜렷한 타원형을 보이는 지역이 여기에 속한다.)
적도대 위쪽으로 보이는 파도 무늬는 주황색으로 보인다.
이 사진은 VLT/VISIR가 2016년 2월(왼쪽)과 3월에 적외선으로 촬영한 것이다.
주황색 사진들은 10.7마이크로미터 파장에서 얻은 것이며 서로 다른 온도와 암모니아의 존재를 보여주고 있다.
8.6마이크로미터에서 촬영된 푸른색의 사진들은 불투명한 구름에서 나타나는 변이 양상을 집중적으로 보여주고 있다.

 

Credit: ESO/L.N. Fletcher/Damian Peach

사진 3> 이 사진은 VISIR가 적외선 파장으로 촬영한 목성의 모습(왼쪽)을 아마추어 천문인이 가시광선으로 동시에 촬영한 사진과 비교하여 보여주고 있다.

 

 

각주

 

[1] 주노 우주선의 이름은 그리스 신화에서 제우스 신의 아내 이름을 따서 지어진 것이다. 
목성과 마찬가지로 신화에서도 제우스는 자신의 외도를 감추기 위해 구름 속에 숨곤 했는데 그의 아내 헤라 여신만이 이 구름을 꿰뚫어 볼 수 있었다.(주노는 헤라의 영어식 이름임)

 

출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Photo Release  2016년 6월 27일자 
         http://www.eso.org/public/news/eso1623/        

 

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

 

원문>

eso1623 — Photo Release

Jupiter Awaits Arrival of Juno

Spectacular VLT images of Jupiter presented just days before the arrival of the Juno spacecraft

27 June 2016

In preparation for the imminent arrival of NASA’s Juno spacecraft, astronomers have used ESO’s Very Large Telescope to obtain spectacular new infrared images of Jupiter. They are part of a campaign to create high-resolution maps of the giant planet. These observations will inform the work to be undertaken by Juno over the coming months, helping astronomers to better understand the gas giant ahead of Juno’s close encounter.

A team led by Leigh Fletcher of the University of Leicester in the United Kingdom are presenting new images of Jupiter at the UK’s Royal Astronomical Society’s National Astronomy Meeting in Nottingham. Obtained with the VISIR instrument on ESO’s Very Large Telescope, the new images are part of a focused effort to improve understanding of Jupiter’s atmosphere prior to the arrival of NASA’s Juno spacecraft [1] in July this year.

The campaign has involved the use of several telescopes based in Hawaii and Chile, as well as contributions from amateur astronomers around the world. The maps do not just give snapshots of the planet, they also reveal how Jupiter’s atmosphere has been shifting and changing in the months prior to Juno’s arrival.

The Juno spacecraft was launched in 2011, and has travelled nearly 3000 million kilometres to reach the Jovian system. Spacecraft can collect data free from the limitations affecting telescopes on Earth so with that in mind, it might seem surprising that this ground-based campaign was considered so important.

Leigh Fletcher describes the significance of this research in preparing for Juno’s arrival: “These maps will help set the scene for what Juno will witness in the coming months. Observations at different wavelengths across the infrared spectrum allow us to piece together a three-dimensional picture of how energy and material are transported upwards through the atmosphere.”

Capturing sharp images through the Earth’s constantly shifting atmosphere is one of the greatest challenges faced by ground-based telescopes. This glimpse of Jupiter’s own turbulent atmosphere, rippling with cooler gas clouds, was possible thanks to a technique known as lucky imaging. Sequences of very short exposures were taken of Jupiter by VISIR, producing thousands of individual frames. The lucky frames, where the image is least affected by the atmosphere’s turbulence, are selected and the rest discarded. Those selected frames are aligned and combined to produce remarkable final pictures like the ones shown here.

Glenn Orton, leader of the ground-based campaign in support of Juno’s mission, elaborates on why the preparatory observations from Earth are so valuable: “The combined efforts of an international team of amateur and professional astronomers have provided us with an incredibly rich dataset over the past eight months. Together with the new results from Juno, the VISIR dataset in particular will allow researchers to characterise Jupiter’s global thermal structure, cloud cover and distribution of gaseous species.”

Whilst the modern Juno’s mission to unveil the mighty Jupiter will bring new and highly anticipated results, its way has been paved by ground-based efforts here on Earth.

Notes

[1] The Juno spacecraft was named after the mythological wife of the god Jupiter. Just like his planetary counterpart, Jupiter veiled himself in clouds to hide his mischief, and only Juno was able to peer through them to see his true nature.

More information

ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 16 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom, along with the host state of Chile. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is a major partner in ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre European Extremely Large Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• NASA Juno mission information
• Coordinated observing campaign details
• Photos of the VLT

Contacts

Leigh Fletcher
University of Leicester
United Kingdom
Tel: +44 116 252 3585
Email: leigh.fletcher@leicester.ac.uk

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ESO Public Information Officer
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Robert Massey
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