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목성, 생각보다 작고 납작하다 [우주로 간다]

목성이 과학자들이 수십 년 동안 인식해 온 것보다 약간 더 작고 납작하다는 연구 결과가 나왔다. 과학 전문 매체 라이브사이언스는 4일(현지시간) 주노 탐사선이 수집한 전파 데이터를 분석해 태양계 최대 행성인 목성의 내부 구조와 크기를 정밀하게 측정한 연구 결과를 보도했다. 해당 연구는 지난 2일 과학 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에 게재됐다. 논문 공동 저자인 이스라엘 와이즈만 과학연구소 행성 과학자 요하이 카스피는 성명을 통해 “교과서를 업데이트해야 할 시점”이라며 “목성의 실제 크기가 바뀐 것은 아니지만, 이를 측정하는 방식은 근본적으로 달라졌다”고 밝혔다. 지금까지 과학자들은 보이저 1·2호와 파이오니어 10·11호가 수행한 총 여섯 차례의 측정 결과를 바탕으로 목성의 크기와 형태를 추정해 왔다. 이들 수치는 약 50년 전 전파 관측을 통해 얻어진 값이다. 그러나 주노 탐사선은 2016년 목성 궤도에 진입한 이후 목성과 그 위성들에 대한 방대한 데이터를 수집해 왔으며, 이를 통해 기존보다 훨씬 많은 전파 데이터를 확보했다. 연구진은 이러한 추가 데이터를 활용해 목성의 크기를 전 방향에서 약 400m 수준까지 정밀하게 측정할 수 있었다. 카스피는 “목성까지의 거리와 자전 특성만으로도 크기와 형태를 파악할 수 있지만, 진정으로 정확한 측정을 위해서는 훨씬 정교한 기법이 필요하다”고 설명했다. 전파 굴절로 본 목성의 형태 이번 연구에서 과학자들은 주노 탐사선이 지구로 송신한 전파 신호가 목성 대기를 통과하며 어떻게 굴절되는지, 그리고 목성이 신호를 완전히 가릴 때 전파가 어떤 방식으로 차단되는지를 분석했다. 이를 통해 목성의 강력한 바람이 가스 행성의 형태를 미세하게 변화시키고 있다는 사실을 밝혀냈으며, 이러한 정보를 바탕으로 행성의 정확한 모양과 크기를 계산했다. 새로운 분석 결과, 목성의 평균 반지름은 6만6842㎞로 산출됐다. 이는 기존 측정치보다 약 12㎞ 작은 수치다. 적도 반지름 역시 7만1488㎞로, 이전 추정값보다 약 4㎞ 감소한 것으로 나타났다. 와이즈만 과학연구소의 가스 행성 전문가이자 공동 저자인 엘리 갈란티는 “이 몇 ㎞의 차이가 매우 중요하다”며 “반지름을 소폭 조정하는 것만으로도 목성 내부 모델이 중력 데이터와 대기 관측 결과에 훨씬 더 잘 부합하게 된다”고 설명했다. 연구진은 이번에 업데이트된 측정값이 목성의 내부 구조에 대한 이해를 높이는 데 그치지 않고, 태양계 밖 가스 행성의 관측 데이터를 해석하는 데에도 중요한 기준이 될 것이라고 밝혔다. 카스피는 “이번 연구는 행성이 어떻게 형성되고 진화하는지를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다”며 “목성은 태양계에서 가장 먼저 형성된 행성 중 하나일 가능성이 높고, 목성 내부를 연구함으로써 태양계는 물론 우리와 유사한 행성계가 어떻게 탄생했는지에 대해 한 걸음 더 가까이 다가갈 수 있다”고 말했다.

2026.02.06 11:03이정현 기자

한국천문연구원 해뜨는 시각 계산법 보니…"소수점 이하 초까지 산출"

한국천문연구원이 새해 첫 해가 뜨는 시각을 공개했다. 가장 빠른 곳이 오전 7시 26분 독도고, 이어 내륙에서는 7시 31분 울산 간절곶과 방어진이다. 그런데, 한국천문연구원은 매년 해뜨는 시각을 현장에 시계를 들고 가서 측정하는 것도 아닐텐데, 어떻게 계산하는 걸까? 우주과학본부 우주측지그룹 손동효 박사는 "수학적 계산법이 있다. 초와 소수점까지 정확히 계산한다. 다만, 발표에서는 시/분만 공개한다"며 "최근 해뜨는 시각이 조금씩 변동도 있는데, 우선 지구의 자전축이 타원이기 때문이고 두 번째는 태양 영향보다 지구 주변에 있는 목성 등의 중력 영향을 받기 때문"이라고 말했다. 예를 들어 독도 해돋이 시간을 산출하기 위해서는 먼저 일출 정의(기준 고도)부터 정한다. 이 정의에 따르면 태양 윗부분이 수평선에 보이기 시작하는 점이 기준고도다. 이어 관측지(위, 경도) 설정, 시간계(UTC) 선택, 태양 좌표 산출, 일출시 시간각 크기(고도 방정식 사인과 코사인 값으로 풀이)를 산출해 최종 지구 자전 시간으로 변환한뒤 고도와 기압·기온에 따른 굴절 등의 보정을 거쳐 현지 시각으로 표현한다. 이렇게 독도 시간 값을 산출하면 23,773.524초로 나타난다. 이를 시간으로 환산하면 올해 독도 해돋이 시간이 오전 7시간 26분 13. 524초가 되는 식이다. 새해를 기준으로NOAA(미국 연방해양대기청) 알고리즘 등을 이용해 계산하면 오전 7시 26분 25.142초로 나타난다. 한편 오는 12월 31일 가장 늦게 해가 지는 곳은 신안 가거도로 오후 5시 40분까지 지는 해를 볼 수 있고, 육지에서는 전남 진도 세방낙조에서 오후 5시 35분까지 지는 해를 볼 수 있다. 손 박사는 "발표한 일출시각은 해발고도 0m를 기준으로 계산된 시각"이라며 "고도가 높을수록 일출시각이 빨라져 해발고도 100m에서의 실제 일출시각은 발표시각에 비해 2분가량 빨라진다"고 설명했다.

2025.12.24 11:48박희범 기자

목성의 얼음 위성 '유로파'서 포착된 거미줄…정체는? [우주로 간다]

목성의 얼음 위성 '유로파'에서 거미줄 모양의 독특한 지형이 포착돼 과학계의 주목을 받고 있다. 스페이스닷컴, 퓨처리즘 등 외신들은 14일(현지시간) 이 지형이 과거 염분을 함유한 물이 갈라진 얼음 지각을 뚫고 솟아오르며 형성됐을 가능성이 있다고 보도했다. 이 같은 연구 결과를 담은 논문은 이달 초 국제학술지 '행성 과학 저널(The Planetary Science Journal)'에 게재됐다. 이 지형은 거미줄처럼 방사형으로 뻗은 독특한 형태를 띠고 있다. 연구진은 이 구조가 과거 유로파 내부에서 염수가 분출되며 얼음 표면에 남긴 흔적일 수 있다고 분석했다. 앞서 미국 항공우주국(NASA) 갈릴레오 탐사선은 유로파의 마난난(Manannán) 분화구 내부에서 이례적인 별 모양의 지형을 발견한 바 있다. 이 지형은 아일랜드어로 '거미' 또는 '벽의 악마'를 뜻하는 '담한 알라(Damhán Alla)'라는 이름이 붙었다. 해당 패턴은 1990년대 후반 갈릴레오 탐사선이 촬영한 이미지에서 처음 확인됐지만, 그 형성 과정은 최근에야 본격적으로 규명됐다. 이 지형은 가지처럼 갈라진 능선과 골짜기가 방사형으로 퍼진 형태를 보인다. 이는 녹은 물이 흐르며 눈과 얼음 위에 새긴 섬세한 나뭇가지 모양의 흔적과 유사하다. 아일랜드 트리니티 칼리지 더블린 연구진은 관측 자료와 실험실 실험, 컴퓨터 모델링을 종합해 이 지형이 유로파 얼음 지각 아래에서 발생한 '염수 분출'로 형성됐을 가능성이 크다고 밝혔다. 이는 유로파 지하에 액체 상태의 물, 나아가 생명체가 존재할 수 있다는 가설에 힘을 실어준다. 연구를 이끈 로렌 맥키온 교수는 성명을 통해 “이번 연구는 매우 흥미로운 의미를 지닌다”며 “유로파의 표면 특징은 얼음 아래에서 어떤 일이 일어나고 있는지를 알려주는 중요한 단서가 될 수 있다”고 말했다. 이어 “향후 유로파 클리퍼 탐사선을 통해 이러한 지형을 더 많이 관측할 수 있다면, 표면 아래에 국지적인 염수 웅덩이가 존재할 가능성을 시사할 수 있다”고 덧붙였다. 이와 유사한 현상은 지구에서도 관찰된다. 얼어붙은 호수 위에 눈이 쌓인 상태에서 얼음에 구멍이 생기면, 아래의 물이 위로 솟아올라 주변의 눈을 녹이며 퍼져 나간다. 이 과정에서 방사형의 물길이 형성되며 거미줄이나 별 모양의 무늬가 나타난다. 연구진은 유로파의 담한 알라도 비슷한 방식으로 형성되었을 것이라고 보고 있다. 다만 유로파의 경우, 얼음 껍질이 충돌로 파괴된 뒤 염분이 많은 물이 분출됐다는 점이 차이점이다. 유로파의 극저온 환경에서 이런 염수는 잠시 흐르며 별 모양의 돌기들을 새긴 후 그 자리에 얼어붙을 수 있다. 만약 이 가설이 맞다면, 담한 알라와 같은 지형은 유로파 지각 내부에 국지적으로 액체 상태의 물이 갇혀 있음을 보여주는 증거가 될 수 있다. 현재 연구는 갈릴레오 탐사선이 촬영한 이미지에 국한되어 있지만, 연구진은 2030년 4월 목성에 도착 예정인 NASA의 유로파 클리퍼 탐사선이 고해상도 관측을 수행하면, 유로파의 내부 환경과 생명체 존재 가능성에 대한 보다 결정적인 단서를 제공할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.

2025.12.15 15:08이정현 기자

목성 '외계 오로라'서 새로운 플라즈마 파동 포착 [우주로 간다]

목성에서 포착된 '외계 오로라'에서 지금까지 알려지지 않았던 새로운 유형의 플라즈마 파동이 발견돼 주목받고 있다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 25일(현지시간) 보도했다. 미국 미네소타대학 연구진은 항공우주국(NASA) 주노 우주선의 관측 자료를 통해 이 현상을 확인했다. 이번 발견은 지구가 아닌 다른 행성의 오로라와 행성의 자기장 특성을 이해하는 데 중요한 단서가 될 전망이다. 해당 연구는 지난 달 국제학술지 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 게재됐다. 오로라는 행성의 자기장에 이끌린 하전 입자들이 행성 대기에 충돌하면서 발생한다. 지구에서는 그 결과로 밤 하늘에 녹색과 파란색 띠 모양으로 다채로운 북극광과 남극광이 나타난다. 목성의 오로라는 훨씬 더 강력하지만 자외선이나 적외선을 감지하는 장비가 없으면 육안에서는 볼 수 없다. 목성 오로라는 2016년부터 목성 궤도를 돌고 있는 주노 탐사선이 관측에 성공했다. 주노에는 플라즈마 내 하전 입자가 목성의 자기장과 상호 작용할 때 생성되는 전자기 신호를 감지할 수 있는 '웨이브스(Waves)' 장비가 탑재돼 있다. 그 동안 제임스 웹 우주 망원경을 통해 목성의 적외선 오로라 이미지를 촬영한 적은 있다. 하지만 연구진은 이번엔 주노가 목성의 극지방에 가까이 접근해 그 동안 얻을 수 없었던 플라즈마 데이터를 얻을 수 있었다고 밝혔다. 이온과 전자로 구성된 초고온 물질 상태인 플라즈마는 자성을 띤 행성 주변 공간에 널리 퍼져 있다. 연구 결과에 따르면, 플라즈마는 유체처럼 흐르지만 자기장에도 강하게 반응한다. 태양계에서 가장 강한 자기장을 가진 목성 주변에서는 플라즈마가 지구에서는 볼 수 없는 방식으로 작용하는 것으로 나타났다. 분석 결과 목성의 극지방 플라즈마는 밀도는 아주 낮은 반면 자기장은 매우 강하며, 플라즈마가 거대한 자기장과 결합해 지구에서 관찰되는 파동과 달리 비정상적으로 매우 낮은 주파수로 플라즈마 파동을 생성하는 것으로 나타났다. 연구진은 또한 목성의 자기장이 지구의 자기장과는 다르게 하전된 입자를 유도한다는 사실을 발견했다. 지구에서 오로라는 일반적으로 극지방을 중심으로 고리 모양의 띠를 형성된다. 그러나 목성에서는 입자가 극관(polar cap)으로 직접 유입돼 더 집중적이고 무질서한 오로라를 만들어낸다. 연구진들은 이런 현상이 태양계 외곽 행성이나 다른 별을 공전하는 거대한 외계 행성에서도 흔히 발생할 수 있다고 추정하고 있다. 또, 강한 자기장을 가진 항성에서도 유사한 플라즈마 파동이 존재할 수 있다고 시사한다. 연구팀은 향후 주노가 목성 궤도를 계속 공전하면서 모으는 자료 분석을 계속할 계획이다. 탐사선이 목성을 공전할 때마다 극한 환경에서 플라즈마가 어떻게 작용하는지에 대한 더 많은 단서를 발견할 수 있으며, 나아가 우리 행성을 포함한 행성들이 항성에서 끊임없이 방출되는 방사선 폭풍으로부터 어떻게 보호되는지 밝혀낼 수 있다.

2025.08.26 14:47이정현 기자

목성, 과거엔 지금보다 2배 더 컸다…"지구 2천 배" [우주로 간다]

태양계에서 가장 큰 행성인 목성이 오늘날보다 훨씬 더 큰 행성이었다는 연구 결과가 나왔다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다. 지난 21일(현지시간) 국제학술지 '네이처 천문학(Nature Astronomy)'에 발표된 논문에 따르면, 목성 역사 초기 당시의 목성의 크기는 현재 크기의 약 2배 이상 컸다. 또, 당시 목성은 지금보다 최소 50배 강한 자기장을 가지고 있었던 것으로 조사됐다. 해당 연구를 이끈 미국 캘리포니아 공과대학 행성과학과 콘스탄틴 바티긴 교수는 "우리의 궁극적인 목표는 우리가 어디에서 왔는지 이해하는 것이며, 행성 형성의 초기 단계를 파악하는 것은 이 수수께끼를 푸는 데 필수적이다"라며, "이를 통해 목성 뿐 아니라 태양계 전체가 어떻게 형성되었는지 이해하는 데 더욱 가까워졌다"고 밝혔다. 연구진은 목성의 과거를 알아내기 위해 기존 행성 형성 모델을 사용하지 않고, 목성의 위성인 아말테아와 테베에 집중했다. 이 위성들은 태양계 초기부터 변함없이 목성과 아주 가깝게 약간 기울어진 경로로 궤도를 돌고 있다. 연구진은 이 위성들의 궤도 기울기를 분석해 원시 목성의 크기와 자기장의 강도를 분석할 수 있었다. 연구진의 계산에 따르면, 과거 목성의 반지름은 현재 크기의 거의 두 배에 달했고, 그 부피는 지구 2천 배였다. 현재 목성의 부피는 지구 1천321배다. 당시 목성의 자기장은 현재보다 50배나 강해 행성으로 물질들이 유입되는 속도가 급속히 빨라 목성 크기가 급격히 불어난 것으로 알려졌다. 하지만, 이후 중력에 의해 수축하고 부피가 줄어들며 자전 속도도 빨라지면서 목성의 크기는 점차 줄어들고 있다. 이 연구는 목성의 형성 과정과 초기 진화가 태양계의 전반적인 구조를 형성하는 데 중추적인 역할을 했다는 점을 강조하고 있다고 해당 매체는 전했다.

2025.05.23 10:36이정현 기자

"눈부시다"…제임스 웹, 목성서 빛나는 오로라 포착 [우주로 간다]

최고 적외선 관측 능력을 자랑하는 제임스웹 우주망원경(JWST)이 목성 북극을 수놓은 오로라 현상을 포착했다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 12일(현지시간) 보도했다. 해당 연구 결과는 이날 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 발표됐다. 지구 오로라처럼 목성의 오로라도 태양에서 태양풍을 통해 불어온 고에너지 입자가 상층부 대기에 도달한 후, 자기장에 의해 극지방으로 이동하면서 생성된다. 하지만 목성 오로라의 경우 지구 오로라보다 수백 배 더 밝게 빛난다. 연구진들은 목성 오로라 자료를 수집하며 목성 오로라가 얼마나 역동적이고 강렬한 지를 알고 놀랐다고 밝혔다. 해당 논문 주저자 영국 레스터 대학 조나단 니콜스는 성명을 통해 "오로라가 얼마나 빨리 변하는지 보고 싶었다"면서 "15분 정도에 걸쳐 천천히 나타났다 사라지기를 반복할 것으로 예상했다. 하지만 실제로는 오로라 영역 전체가 빛으로 펑펑 터지고 때로는 초 단위로 변하는 모습을 관찰했다"고 설명했다. 니콜스와 그의 팀은 JWST의 근적외선(NIRCam) 카메라와 허블 망원경의 자외선 센서를 사용해 목성 오로라의 세부 모습을 촬영했다. 공개된 사진은 2023년 12월 25일 JWST가 촬영한 것이다. 니콜스는 "이상하게도, JWST가 관측한 가장 밝은 빛은 허블 망원경의 사진에는 존재하지 않았다. 이는 우리를 어리둥절하게 만들었다"며, "웹과 허블이 관측한 밝기 조합을 일으키기 위해서는 대기에 충돌하는 매우 낮은 에너지의 입자들을 다량 조합해야 하는데 이는 과거에는 불가능하다고 여겨졌다. 우리는 아직 이것이 어떻게 일어나는지 이해하지 못하고 있다"고 강조했다. JWST는 2022년에도 목성 오로라를 촬영한 바 있다. 이 이미지에는 목성과 목성의 작은 위성인 아말테아와 아드라스테아 주변의 희미한 고리도 나타났다. 연구진은 허블 망원경과 JWST를 모두 사용해 목성 오로라 현상을 계속 연구해 오로라를 유발하는 에너지 입자들이 목성 대기에 어떻게 도달하는지 살펴볼 예정이다. 이를 통해 목성의 자기권을 포함해 목성 주변 우주 공간에 대한 새로운 정보를 밝혀낼 수 있을 것으로 보인다.

2025.05.13 13:58이정현 기자