[우주를 보다] 지구 망원경으로 본 가장 선명한 목성의 위성

최근 나사의 목성 탐사선인 주노는 태양계 최대 위성 가니메데와 생명체 존재 가능성이 있는 위성 유로파의 영상을 보내왔다. 특히 유로파는 선배 목성 탐사선 갈릴레오가 유로파를 근접 관측한 이후 20년이 넘는 세월 만에 다시 표면을 상세히 관측해 과학자들의 주목을 끌었다. 

탐사선에 의한 직접 관측은 매우 자세한 정보를 전해줄 수 있지만, 목성까지의 거리가 너무 멀어 자주 보내기가 힘들다. 따라서 과학자들은 지상과 우주의 망원경을 이용해 이런 태양계 내 주요 행성과 위성들을 관측해왔다. 대표적인 성과는 허블 우주망원경이 유로파 주변에서 수증기의 증거를 찾아낸 것이다. 하지만 먼 거리 때문에 위성 표면 관측에는 한계가 있었다. 

영국 레스터 대학의 연구팀은 우주 망원경 대신 지상 망원경으로 역대 가장 선명한 유로파와 가니메데의 이미지를 얻었다. 연구팀은 유럽 남방 천문대 (ESO)의 8m급 대형 망원경인 VLT에 설치된 SPHERE 장치를 이용해 두 위성의 적외선 영역 반사 스펙트럼을 분석했다. 이를 통해 물의 얼음과 다른 물질의 존재를 확인하고 컴퓨터 모델링으로 표면 지형을 재구성한 것이다. 

연구팀이 공개한 유로파와 가니메데의 이미지는 분해능이 150km 정도로 주노가 보내온 1km 이하 사진보다 거칠지만, 지상과 우주 망원경 이미지 중 가장 선명한 위성의 표면을 확인할 수 있다. 그리고 얼음과 황 같은 원소의 분포 등 여러 가지 정보를 담고 있다.  망원경 관측은 탐사선처럼 가끔 보낼 수 있는 게 아니라 지속적으로 관측이 가능하다는 것이 큰 장점이다. 이 기술은 앞으로 유로파의 내부 바다에서 뿜어져 나오는 수증기와 얼음같이 중요한 정보를 얻는 데 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 

나사는 2030년대 유로파를 탐사할 유로파 클리퍼 우주선을 발사할 계획이다. 다만 우주선이 유로파의 궤도로 진입하지 못하고 목성 주변을 공전하면서 유로파를 관측할 예정이기 때문에 집중적으로 관측해야 할 목표가 무엇인지, 위성 주변의 수증기 분출은 없는지를 망원경으로 확인한다면 큰 도움이 될 것이다. 

더 나아가 연구팀은 이 기술이 역사상 가장 큰 망원경으로 현재 건설 중인 ELT에 적용될 경우 해상도가 크게 높아져 더 많은 천체를 연구하는 데 도움을 줄 것으로 보고 있다. ELT는 지름이 39.3m에 달하는 초대형 망원경으로 같은 기술을 적용할 경우 태양계 여러 행성과 위성의 생생한 모습을 관측할 수 있을 것으로 기대된다.