목성 위성 가니메데에서도 지구와 같은 형태의 오로라가 발생하는 사실이 처음 확인됐다. 목성 위성 중 가장 크고 밝은 가니메데는 태양계에서 자체 자기장을 갖는 유일한 위성인 데다 물이 있을 가능성도 제기된 터라 많은 관심이 모였다.
벨기에 리에주대학교 천문학 연구팀은 국제 학술지 Astronomy & Astrophysics 2월 호에 조사 보고서를 내고 가니메데에도 지구와 같은 원리의 오로라가 발생한다고 전했다.
연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 목성 탐사선 주노의 2021년 관측 데이터를 분석하는 과정에서 가니메데의 오로라를 파악했다. 지구의 오로라와 매우 유사한 점에서 이 위성의 향후 연구에 큰 진전이 있을 것으로 연구팀은 기대했다.
가니메데 맥동 오로라의 전체상 「사진=Astronomy & Astrophysics 공식 홈페이지」
조사를 이끈 리에주대 베르타르드 본포드 박사는 “지구의 오로라는 형태가 여럿인데, 가니메데의 것은 아이슬란드에서 자주 보는 맥동 오로라(연속된 빛이 점점이 깜박임)”라며 “환경이 서로 다른 천체라도 오로라가 형성되는 근본적인 메커니즘은 동일하다는 것을 이번에 확인했다”고 언급했다.
이오, 유로파, 칼리스토와 더불어 목성의 갈릴레이 위성을 구성하는 가니메데는 지름이 약 5268㎞로 태양계 행성 수성(지름 약 4880㎞)보다 크다. 가니메데는 태양계 최대 위성이자 유일하게 지구와 마찬가지로 고유한 자기장을 가졌다.
주노 탐사선이 2021년 가니메데 관측 과정에서 잡아낸 맥동 오로라의 확대 이미지 「사진=Astronomy & Astrophysics 공식 홈페이지」
자기장을 가진 천체는 항성풍이나 우주 공간에 존재하는 입자를 자기력선에 따라 끌어당긴다. 이렇게 끌린 입자가 대기와 충돌할 때 산소 등 분자가 에너지를 받아 빛을 방출하는 것이 오로라다. 오로라는 아름다울 뿐만 아니라, 우주에서 내리쬐는 입자의 움직임과 그 천체를 둘러싼 자기권의 양상을 분석할 때 중요한 단서다.
베르타르드 박사는 “오로라는 늘어지는 커튼 모양이나 하늘을 가로지르는 아크 형태, 머리 위에서 퍼지는 방사형이 일반적”이라며 “몇 초에서 수십 초 주기로 흐릿한 점 형태의 빛이 깜박이는 맥동 오로라도 있다”고 소개했다.
허블우주망원경이 촬영한 목성과 가니메데 「사진=NASA 공식 홈페이지」
이어 “가니메데에 지구의 맥동 오로라와 같은 패턴이 나타나는 것은 빛을 생성하는 발생 원리가 동일하기 때문”이라며 “지구는 태양풍의 영향으로 자기권 안에 쌓인 에너지가 방사하며 자기권 폭풍이 일어나는데, 가니메데는 목성이 만든 거대한 자기장 안에 위치해 비슷한 상황이 벌어지는 것”이라고 덧붙였다.
학계는 이번 발견이 천체의 크기와 위치에 관계없이 자기장을 가진 경우 비슷한 원리로 오로라가 형성됨을 알게 해줬다고 평가했다. 주노에 의한 2021년 가니메데 근접 관측은 약 15분으로 매우 짧았지만, 유럽우주국(ESA)의 목성 얼음 위성 탐사선 주스(JUICE)가 2031년 활동을 시작하면 보다 긴 시간 동안 가니메데 오로라 관찰이 가능할 전망이다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
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