목성에서의 놀라운 발견
최신 우주 뉴스에 따르면 스페이스닷컴 그리고 NASA 의 국제 연구원들은 NASA의 제임스 웹 우주 망원경에 장착된 근적외선 카메라(NIRCam)의 데이터를 분석한 결과, 목성 적도의 주요 구름 층 위에서 매우 강력한 "슈퍼 허리케인"을 발견했습니다.
연구진은 목성 구름 상공 약 20~35km 상공에서 관측한 2.12마이크론 파장에서 바람 전단을 감지했습니다. 바람 전단이란 목성 상층 대기에서 비교적 짧은 거리에 걸쳐 풍속 및/또는 풍향에 차이가 나는 현상을 말합니다.
NASA의 제임스 웹 우주 망원경에 장착된 NIRCam(근적외선 카메라)이 촬영한 목성의 이 사진은 적외선으로 본 위엄 있는 행성의 놀라운 세부 사항을 보여줍니다. 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso(바스크 지방 대학교), I. de Pater(캘리포니아 대학교 버클리), T. Fouchet(파리 천문대), L. Fletcher(레스터 대학교), M. Wong(캘리포니아 대학교 버클리), J. DePasquale(STScI)
JWST가 촬영한 이 놀라운 사진은 과학자들에게 자신들이 잘 알고 있다고 생각했던 행성에 대한 완전히 새로운 데이터를 보여줍니다. 태양에서 다섯 번째 행성이자 태양계에서 가장 큰 행성인 목성의 질량은 태양계의 다른 모든 행성의 질량을 합친 것보다 두 배 이상 큽니다.
기본적으로 2022년 7월 JWST가 촬영한 목성 이미지를 조사한 후 연구진은 이 행성이 초고속 빔 (제트 기류는 속도가 빠르고 좁은 공기 흐름입니다.) 이 제트기류는 폭이 4,800km이고 시속 515km로 이동합니다. 이는 지금껏 본 적이 없는 속도입니다.
제트기류는 목성의 하부 성층권, 구름 위 약 40km 높이에 있습니다.
스페인 빌바오 바스크 지방 대학의 리카르도 우에소 교수이자 이번 연구의 주저자는 "그 데이터는 우리를 완전히 놀라게 했습니다."라고 말했습니다.
"정말 놀랍습니다. 수년간 여러 망원경으로 목성의 구름과 바람을 관측해 왔지만, 아직도 목성에 대해 배울 것이 너무나 많습니다."라고 새로운 연구에 참여한 영국 레스터 대학교의 리 플레처는 말했습니다.
목성에 대한 최신 발견은 무엇을 의미할까?
이 제트 기류의 발견은 목성의 유명한 난류 대기층이 서로 어떻게 상호 작용하는지, 그리고 제임스 웹 망원경이 어떻게 이런 특징을 독특하게 추적할 수 있는지에 대한 통찰력을 제공합니다.
연구팀에 따르면, 목성에서 새롭게 발견된 제트 기류는 지구의 5등급 허리케인(서쪽 규모)보다 지속 풍속이 두 배 더 빠르고 목성의 적도에 바로 위치해 있어, 이 가스 행성의 격동적인 대기에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.
이미지 제트기류는 폭이 4,800km이고 목성에서는 시속 515km로 이동합니다. 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso(바스크 지방 대학교), I. de Pater(캘리포니아 대학교 버클리), T. Fouchet(파리 천문대), L. Fletcher(레스터 대학교), M. Wong(캘리포니아 대학교 버클리), J. DePasquale(STScI)
목성은 극한의 날씨로 유명합니다. 목성의 대적반(반시계방향의 소용돌이를 동반한 폭풍)에 대해 들어보셨을 겁니다. 지구보다 큰 거대한 폭풍입니다. 그 크기는 너무 커서 지구에서 일반 광학 망원경을 사용해도 볼 수 있을 정도입니다.
대적반은 수백 년 동안 맹위를 떨치며 목성의 상징으로 여겨져 왔습니다.
목성의 대적반이라 불리는 폭풍은 지구보다 더 큽니다. 출처: NASA/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran
목성은 여러 면에서 지구와 다릅니다. 목성은 가스 행성인 반면 지구는 온화하고 암석으로 이루어진 행성 입니다. 하지만 두 행성 모두 여러 겹의 대기를 가지고 있습니다.
NASA에 따르면, 다른 임무(NASA의 주노와 카시니 우주선, NASA의 허블 우주 망원경, 제임스 웹 우주 망원경 등)에서 관측한 적외선, 가시광선, 전파 및 자외선 파장을 통해 가스 행성 대기의 더 낮고 깊은 층이 드러날 것입니다. 이곳은 거대한 폭풍과 암모니아 얼음 구름이 있는 곳입니다.
이것이 바로 리카르도 우에소 교수와 그의 동료들이 JWST의 적외선 카메라가 목성의 서로 다른 고도에 있는 대기층 사이에서 본 것과 허블 우주 망원경이 더 깊은 층에서 본 것을 비교하기를 희망하는 이유입니다.
그들은 제임스 웹과 허블이 과학자들에게 그 격렬한 바람에 대한 명확한 그림을 제공하기를 바라고 있습니다.
사실, 허블 이미지(주로 전자기 스펙트럼의 가시광선과 자외선 부분)는 목성 적도 주변 지역이 일반적으로 어떤 모습인지에 대한 정보를 제공하여 큰 도움이 되었습니다.
캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 행성 과학자이자 허블 관측을 이끌고 이번 연구에 참여한 마이클 웡은 "제임스 웹과 허블 망원경의 파장이 서로 다르면 폭풍 구름의 3차원 구조가 드러날 것이라는 사실은 알고 있었지만, 데이터의 타이밍을 활용하면 폭풍이 얼마나 빨리 진화하는지 확인할 수도 있었습니다."라고 말했습니다.
달리 말하면, 연구팀은 이러한 비교를 통해 목성의 풍속이 고도에 따라 어떻게 달라지는지 이해하고, 가스 행성인 목성에 '윈드 시어'라고 알려진 현상이 발생하는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 설명했습니다.
이 사진은 목성 적도 지역의 일부 특징을 강조해서 보여줍니다. 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, 이미지: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso(바스크 지방 대학교), I. de Pater(캘리포니아 대학교 버클리), T. Fouchet(파리 천문대), L. Fletcher(레스터 대학교), M. Wong(캘리포니아 대학교 버클리), A. James(STScI)
목성의 적도 성층권에는 복잡하지만 반복적인 바람과 온도 패턴이 있습니다. 이 새로운 극한 속도 제트기의 강도를 진동하는 성층권 모델과 연결하면, 우리는 제트기가 앞으로 2~4년 안에 어떻게 변화할 가능성이 있는지 예측할 수 있습니다.
NASA의 제임스 웹 우주 망원경의 주요 임무가 우주의 가장 먼 지평선에 있는 미스터리를 찾는 것이지만, NASA의 "10억 달러짜리 눈"은 태양계의 아름다운 이미지를 많이 제공해 왔습니다.
금도금 거울 조립체와 3개의 적외선 계측 장치 어레이(근적외선 카메라(NIRCam) 등)를 갖춘 제임스 웹 우주 망원경은 우리를 '집'이라고 부르는 아름다운 장소로 데려갔습니다. 제임스 웹 망원경은 해왕성의 섬세한 고리를 자세히 살펴볼 수 있는 기회를 제공했습니다. 이는 지난 30년 동안 한 번도 이루어지지 않았던 일입니다.
제임스 웹 우주 망원경은 미국이 건설 및 운영에 97억 달러를 투자한 "기술의 경이로움"으로 여겨질 수 있습니다.
해당 연구는 2023년 10월 19일 목요일 Nature Astronomy 저널에 게재되었습니다.
원천: Space.com, NASA
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