제임스웹우주망원경이 보여주는 행성과 위성 : 화성 목성 천왕성 타이탄을 보여주며 아들의 상상력을 자극해보세요

제임스웹우주망원경이 보여주는 은하와 행성 및 위성의 사진을 본 적 있으신가요? 보통 남자아이들은 현실의 자기 주변에 관심을 두기보다 세계나 우주처럼 크고 넓은 공간에 관심이 많습니다. 약간은 터무니없기도 하고 현실감이 없어 보이지만 아들의 상상력과 포부에는 한계가 없죠. 아들과 함께 제임스웸우주망원경이 보내준 화성, 목성, 천왕성, 타이탄의 이미지를 보며 이야기 나눠보세요. 아들에 대해 이해할 수 있는 시간이 되고 미지의 세계로 뻗어나가는 아들의 상상력에 놀라실 수도 있을 겁니다.

 

 

제임스웹우주망원경 (James Webb Space Telescope, JWST)

제임스 웹 우주 망원경은 NASA, ESA, 캐나다 우주국(Canadian Space Agency; CSA)이 개발한 허블 우주 망원경과 스피처 우주 망원경의 뒤를 잇는 우주 망원경으로, 주황색의 가시광선부터 근적외선 및 적외선 영역의 관측을 수행합니다.

 

JWST에 대한 자세한 설명은 여기를 참고해주세요.

제임스웹우주망원경(JWST) : 개발 배경과 목적 및 기술 사양과 관찰된 내용 그리고 향후 개발 과제

 

 

 

항성 vs 행성 vs 위성

항성

항성은 영어로 Fixed Star로 막대한 양의 플라스마가 중력으로 뭉쳐서 밝게 빛나는 회전타원체입니다. 즉, 스스로 밝게 빛나는 별입니다. 항성은 중심부 행융합 반응으로 에너지가 내부를 통과하여 방출되면서 빛을 내게 됩니다.

지구에서 가장 가까운 항성은 태양입니다. 지구에 필요한 대부분의 에너지를 공급하고 있지요. 지구에서 두 번째로 가까운 항성은 프록시마입니다. 프록시마는 센타우르스자리 프록시마라고 불리며 지구로부터 약 4,244광년 떨어져 있습니다.

 

행성

행성은 항성이나 항성 잔유물을 공전하는 천체입니다. 행성은 (1) 핵융합을 일으키지 않습니다. (2) 충분한 중력을 가져서 스스로 구형을 유지합니다. 또한 (3) 독립적인 공전궤도를 가집니다. 이와 같은 조건으로 정의되면서 2006년 명왕성은 세 번째 조건을 만족하지 못하고 행성의 지위를 잃게 되었습니다.

 

위성

위성은 행성과 같은 천체 주변을 공전하고 있는 천체입니다. 지구의 위성에는 달이 있습니다. 태양계 행성 중 수성과 금성을 제외한 모든 행성들에 위성이 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

 

 

JWST가 보낸 이미지

1. 목성 (Jupiter)

1-1. 목성 설명

목성은 태양계 5번째 행성입니다. 태양계 행성 중 가장 부피가 크고 무겁습니다. 목성은 절 표한 위치에서 거대한 중력으로 지구를 보호해주고 있습니다. 목성에는 거대 폭풍과 간한 바람, 오로라, 극한의 차가운 온도등 인류의 많은 관심을 받고 있습니다. 목성을 보다 자세히 관측하려면 거대 행성의 중력을 이길 수 있어야 해서 연료 소모량이 많고 목성 주변의 높은 방사선으로 탐사가 매우 힘듭니다.

 

1-2 JWST의 목성 이미지

NASA는 2022년 8월 22일 적색, 황록색, 청색 3개의 특수 적외선 필터를 가진 근적외선 카메라(NITCam)로 촬영한 목성 이미지를 공개했습니다.

 

출처 : NASA

JWST의 이미지에 목성의 극지방에서 발생하는 오로라뿐만 아니라 목성에서 자주 볼 수 있는 대적점(Great Red Spot)의 모습도 한눈에 볼 수 있습니다. 대적점은 목성 대기 중 남위 22도에 위치한 고기압성 폭풍 지대입니다. 적도 부근고 ㅏ마찬가지로 높은 고도의 안개를 가지고 있습니다. 수많은 밝은 흰색 반점과 줄무늬는 응축된 대류 폭풍에 존재하는 최상층 구름이라고 합니다.

 

 

2. 화성 (MARS)

2-1. 화성 설명

화성은 태양계의 네 번째 행성입니다. 산화철로 인해서 붉은색을 띠고 있습니다. 지구와 비슷한 크기로 인류가 가장 많이 관심을 갖는 행성이기도 합니다. 태양계 모든 행성 중 표면 탐사가 가장 활발하게 이루어지고 있는 행성입니다. 화성의 표면 온도는 낮고 대기도 희박하며 태양풍을 막을 수 없습니다. 그래서 생명체가 살기 기본적으로 매우 혹독한 환경입니다. 하기만 물이 발견된 적이 있어 지구 이외 생명체가 있을 것으로 예상되는 가장 유력한 후보지 이기도 합니다.

 

2-2 JWST의 화성 이미지

2022년 9월 5일 근적외선 카메라(NITCam)로 촬영한 첫 번째 화성 이미지입니다.

 

출처 : NASA

 

왼쪽은 NASA의 화성 참조 지도와 화성 궤도선 레이저 고도계(MOLA)를 관측 날짜와 시간에 행성의 방향과 조명과 함께 웹에서 바라본 화성의 모습을 보여줍니다. 9월 5일은 화성의 남반구 여름철입니다. 지도에는 반사된 햇빛에서 볼 수 있는 지형 특징과 표면 색상이 표시됩니다. 세 가지 특징이 레이블로 표시되어 있습니다: 어두운 색의 화산 지역인 시르티스 메이저(Syrtis Major), 복잡한 충돌 분화구인 후이겐스 분화구(Huygens Crater), 화성에서 가장 크게 보존된 헬라스 분지(Hellas Basin)입니다.

 

오른쪽 상단은 2.1마이크론(F212 필터)으로 햇빛을 반사한 근적외선 카메라 이미지로 Syrtis Major의 어두운 화산암, Huygens Crater의 밝은 고리, 밝은 색의 먼지층으로 덮여 있는 Hellas Basin의 일부 등 기본 지도에서 볼 수 있는 것과 유사한 표면 특징을 보여줍니다.

 

오른쪽 아래의 또 다른 NIRCam 이미지는 위도와 시간대에 따른 온도 차이와 대기 효과를 ~4.3미크론(F430M 필터)의 방출광으로 보여줍니다. 측정된 밝기는 아열대 지역 근처(노란색)에서 가장 높고 겨울철인 북반구와 야간 암흑기인 서반구로 갈수록 눈에 띄게 감소합니다. Hellas Basin에서 측정된 밝기가 주변 지역보다 낮은 것은 온도가 낮기 때문이 아니라 주변 지형보다 4마일(7km) 이상 깊고 기압이 높기 때문입니다. 분지에서 방출되는 4.3마이크론의 빛 중 일부는 화성 대기의 이산화탄소 같은 분자에 의해 흡수됩니다.

 

3. 해왕성 (Neptune)

3-1. 해왕성 설명

해왕성은 태양계 마지막 행성입니다. 그리스 신화의 포세이돈에서 유래했습니다.

 

3-2. JWST의 해왕성 이미지

제임스웹우주망원경은 2022년 9월 21일 해왕성의 고리를 선평 하게 포착했습니다. 1989년 보이저 2호가 해왕성 주변에서 촬영한 이후 33년 만입니다. 

 

출처 : NASA

 

희미한 먼지로 된 고리는 파장이 긴 적외선을 이용하면 선명하게 관측할 수 있습니다. 해왕성에서는 14개 위성이 있는데요  이 이미지에는 7개 위성이 보입니다. 왼쪽 상단에 밝은 빛으로 보이는 트리톤(Triton)이 해왕성보다 훨씬 밖에 보이는 이유는 JWST가 포착한 파장에서 메탄이 흡수되어 행성의 대기가 어두워졌기 때문입니다. 트리톤은 자신이 비추는 태양빛의 평균 70%를 반사합니다.

 

 

4. 토성의 위성 타이탄 (Titan)

4-1. 타이탄 설명

타이탄은 토성의 위성 중 가능 큰 위성입니다. 행성인 수성보다도 큰 위성이죠. 타이탄은 대기를 가지고 있으며 위성의 기압이 지국 기압보다 높습니다. 대기 대부분은 질소로 이루어져 있으며 메탄 구름도 존재합니다. 질량은 수성의 절반도 되지 않지만 중력이 약해서 대기 자체가 매우 멀리 뻗어 있습니다.

 

4-2. JWST의 타이탄 이미지

다음은 제임스 웹 우주망원경의 근적외선 카메라(NIRCam)가 2022년 11월 4일 촬영한 토성의 위성 타이탄의 이미지입니다.

 

상단 왼쪽은 타이탄의 하층 대기에 감도가 높은 2.12마이크론 필터인 F212N을 사용하였습니다. 밝은 반점은 북반구의 구름입니다. 오른쪽은 NIRCam 필터 조합을 사용한 컬러 합성 이미지입니다. 파란색=F140M (1.40마이크론), 녹색=F150W (1.50마이크론), 빨간색=F200W (1.99마이크론), 밝기=F210M (2.09마이크론)입니다. 몇 가지 눈에 띄는 표면 특징이 표시되어 있습니다: 크라켄 마레(Kraken Mare)는 메탄 바다로 추정되며, 벨레(Belet)는 어두운 색의 모래 언덕으로 이루어져 있고, 아디리(Adiri)는 밝은 알베도(albedo) 지형입니다.

 

출처 : NASA

 

타이탄은 유일하게 대기가 밀집된 위성이며 지구 이외에 강과 호수, 바다가 있는 유일한 천체입니다. 천문과학자들은 타이탄의 기후변화에 매우 큰 관심을 보이고 있습니다. 표면의 알베도를 조사하면 대기의 과거와 미래에 관한 연구를 할 수 있다고 합니다. 하단 왼쪽 2022년 11월 4일 사진은 JWST로 찍은 이미지이고, 오른쪽은 11월 6일 KECK망원경으로 찍은 사진입니다.

 

 

출처

 

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