[아하! 우주] 목성의 화려한 ‘자외선 오로라’ 생성 원인 찾았다

태양계 최대 행성인 목성의 극지방에서 볼 수 있는 화려한 자외선 오로라가 생성되는 원인이 밝혀졌다.

미국항공우주국(NASA)과 벨기에 리에주대 공동연구진은 목성 탐사선 주노의 자료를 분석해 목성에서 오로라가 발생하는 원인은 태양풍이 아니라 목성의 위성인 이오의 대기에서 방출되는 하전입자의 영향이라는 점을 알아냈다. 이오는 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 천체로 알려져 있다.

‘새벽 폭풍’으로도 불리는 목성의 오로라는 이름 그대로 이른 새벽 이 거대한 가스 행성의 북극과 남극을 밝게 비춘다. 목성의 오로라는 지구의 극지방 상공을 가로지르는 오로라 부폭풍과 비슷한 방식으로 생성된다. 목성 역시 지구와 마찬가지로 자기장과 반응하는 하전입자를 포획해 빛을 생성하지만, 하전입자는 태양풍 패턴과 일치하지 않아 대부분 이오에서 날아온다는 것을 연구진은 알 수 있었다. 1994년 허블 우주망원경에 의해 처음 발견된 목성의 오로라는 일시적이지만 강렬한 빛을 내뿜는다. 주노 탐사선 이전에는 목성의 극지방 위를 똑바로 관측하지 않았기에 목성의 오로라는 측면에서만 볼 수 있었다. 게다가 이전에는 목성의 어두운 쪽인 암흑면에서 무슨 일이 일어나는지 전혀 알 수 없었지만, 주노 탐사선 덕분에 이곳에서 목성의 오로라가 생성되는 것을 알아낼 수 있었다.

이에 대해 연구 주저자인 리에주대의 베르트랑 본폰드 박사는 “이점이 바로 주노 자료가 진정한 판도를 바꾸는 이유다. 따라서 우리는 목성 오로라가 발생하는 암흑면에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 잘 이해할 수 있다”고 설명했다. 주노 탐사선에 탑재된 자외선 분광기에서 나온 이번 결과는 목성의 극지방 위에 펼쳐진 이 이질적이고 일시적인 오로라의 탄생 과정을 보여준다.

연구진은 또 목성의 오로라가 목성의 암흑면에서 생성되고 나서 목성의 자전에 따라 낮 쪽으로 회전하면서 모습을 드러내는 것을 발견했다.

이때 목성의 오로라에서는 한층 더 빛을 발하며 몇백에서 몇천 기가와트의 자외선을 우주로 방출한다. 이처럼 빛의 광도가 급증하는 것은 목성의 오로라가 목성 대기권 밖으로 적어도 10배의 에너지를 방출하고 있다는 것을 뜻한다. 자세한 연구 결과는 미국지구물리학회(AGU)가 발행하는 공개학술지 ‘에이지유 어드밴시스’(AGU Advances) 최신호(3월 16일자)에 실렸다.

사진=NASA

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr