토성고리에서 발견된 새로운 바큇살 무늬

SCIENCE: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC)    /    ANIMATION: Alyssa Pagan (STScI)

동영상 설명> 이 동영상은 토성고리에 나타난 새로운 바큇살 무늬를 보여주기 위해 
                      4분 간격으로 촬영된 일곱 장의 사진을 붙여 만든 동영상이다.
                     뭐라 규정하기는 어려운 무늬가 순간 나타나는 모습을 볼 수 있다. 
                     이 무늬가 순환하는 속도는 토성고리는 물론 토성 자기장의 자전 주기와도 일치하지 않는다. 

 

 

지점을 지나 토성 고리에 무늬가 나타나는 시즌의 시작을 알리는 허블우주망원경 사진에서 
수수께끼의 바큇살 무늬가 나타났다.
계절적 변화를 보이는 이 바큇살 무늬의 발생 원인은 아직 완전히 규명되지 않은 상태이다.

지구처럼 토성도 자전축이 기울어져 있어 4계절을 가지고 있다.
물론 토성의 공전궤도는 훨씬 크기 때문에 각 계절은 지구 시간으로 거의 7년에 달한다.

분점은 토성고리가 태양에 직각으로 설 때를 말한다.

 

토성고리의 바큇살 무늬는 태양이 북반구든 남반구든 가장 높은 고도로 떠오르는 하지나 동지 즈음에 사라진다.

 

토성의 북반구 기준 추분점은 2025년 5월 6일이다.
이때에 다가갈수록 토성고리의 바큇살 무늬는 점점 또렷하게 나타날 것으로 예상하고 있다.


토성고리에 바큇살 무늬가 만들어지는 이유는 변화무쌍한 자기장 때문일 것으로 추정된다.

행성의 자기장은 태양풍과 상호작용하면서 전하를 띤 환경을 만들어낸다.
지구의 경우 대기상에 존재하는 하전입자들은 오로라, 또는 북극광이라는 현상으로 눈에 띠게 된다.

 

과학자들은 가장 작은 먼지 크기의 입자들이 하전됨과 동시에 비교적 크기가 큰 자갈 크기의 입자들 위로 순간적으로 떠오르며 무늬를 만들어내는 것으로 추정하고 있다.

 

 

SCIENCE: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC) / IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI)

 

 

토성고리의 바큇살 무늬가 처음으로 관측된 것은 1980년대 초 보이저 호를 통해서였다.
순간적으로 나타났다 사라지는 이 수수께끼의 무늬는

빛을 받는지 여부 및 바라보는 각도에 따라 어둡게 또는 밝게 나타난다.


허블 외행성 대기 지속관측 프로그램( the Hubble Outer Planet Atmospheres Legacy, 이하 OPAL)의 책임자이자
NASA의 선임행성과학자인 에이미 사이먼(Amy Simon)의 소감은 다음과 같다.
"허블의 OPAL 프로그램에 감사드립니다.
 이 프로그램을 통해서 외태양계 행성들에 대한 데이터가 쌓이고 있습니다.
 우리는 이번 시즌에 어느때보다도 많은 시간을 들여 토성고리의 바큇살 무늬를 연구할 예정입니다."


토성의 최근 분점은 2009년이었다.
당시는 카시니호가 이 거대한 가스행성 주위를 돌고 있었다.

보이저호의 통과는 이미 오래전 일이고 2017년 카시니호의 임무도 종료된 뒤로는
허블우주망원경이 토성을 비롯한 태양계 외행성에 대한 장시간 모니터링을 계속하고 있다.

사이먼의 설명은 다음가 같다.
"카시니호가 어마어마한 데이터를 여러 해 동안 보내주었음에도 불구하고 
 토성고리에 바큇살 무늬가 나타나기 시작하는 시점과 기간은 

 마치 허리케인 시즌에 첫 번재 폭풍을 예측하기가 어려운 것처럼 여전히 예측하기 어렵습니다."


우리 태양계의 나머지 세 개 가스행성 역시 고리를 가지고 있지만
토성만큼 뚜렷한 고리를 가진 행성은 없다.
그래서 고리에 나타나는 바큇살 무늬를 연구할 수 있는 행성은 토성이 유일하다.
다른 가스행성의 고리에도 바큇살 무늬가 나타날 수 있는지 여부는 현재로서는 알 수 없다.

따라서 사이먼은 이 환상적인 현상을 볼 수 있는 곳은 현재로서는 토성 뿐이라고 말했다.

허블 OPAL 프로그램은 카시니 관측 데이터에 가시광선 데이터 및 자외선에서 근적외선에 이르는 분광데이터를 추가하게 될 것이다.
과학자들은 이러한 데이터들이 모이면 바큇살 무늬 현상에 대한 보다 완벽한 그림을 얻을 수 있을 것으로, 그리고 이 데이터들을 통해 고리의 일반적인 물리적 특성을 알게 될 것으로 기대하고 있다. 

출처 : 허블사이트 2023년 2월 9일 발표 뉴스