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2019년 6월 24일 월요일

태양계 이야기 751 - 천왕성 고리의 비밀



(Composite image of Uranus’s atmosphere and rings at radio wavelengths, taken with the ALMA array in December 2017. The image shows thermal emission, or heat, from the rings of Uranus for the first time, enabling scientists to determine their temperature: a frigid 77 Kelvin (-320 F). Dark bands in Uranus’s atmosphere at these wavelengths show the presence of molecules that absorb radio waves, in particular hydrogen sulfide gas. Bright regions like the north polar spot (yellow spot at right, because Uranus is tipped on its side) contain very few of these molecules. Credit: UC Berkeley image by Edward Molter and Imke de Pater)

(Near-infrared image of the Uranian ring system taken with the adaptive optics system on the 10-meter Keck telescope in Hawaii in July 2004. The image shows reflected sunlight. In between the main rings, which are composed of centimeter-sized or larger particles, sheets of dust can be seen. The epsilon ring seen in new thermal images is at the bottom. Credit: UC Berkeley image by Imke de Pater, Seran Gibbard and Heidi Hammel, 2006)


 천문학자들이 처음으로 천왕성의 고리 입자의 온도와 크기를 측정했습니다. 캘리포니아 대학의 임케 데 파터 교수 (Imke de Pater, a UC Berkeley professor of astronomy)를 비롯한 연구팀은 칠레에 위치한 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)와 유럽 남방 천문대의 VLT (Very Large Telescope)를 이용해 고리의 온도가 질소의 끓는점에 가까운 77K라는 사실을 확인했습니다. 태양에서 먼 거리를 생각하면 이렇게 온도가 낮다는 것은 당연한 일이지만, 관측 데이터를 분석한 연구팀은 의외의 사실 역시 발견했습니다. 



 천왕성의 가장 큰 고리인 앱실론 고리는 태양계 다른 행성의 고리와는 크게 다른 특징을 가지고 있습니다. 토성의 고리가 얼음 입자로 구성된 반면 앱실론 고리는 석탄처럼 어두운 물질로 구성되어 있습니다. 목성의 고리가 매우 작은 입자로 구성된 반면 앱실론 고리는 대부분 골프공에서 바위만한 크기로 상당히 큰 입자입니다. 여기에다 고리 폭도 20-100km에 불과해 토성의 고리에 비하면 얇은 실이나 마찬가지 입니다. 


 연구팀은 그 이유에 대해서 이 고리가 과거 천왕성에 포획된 소행성 혹은 작은 위성이 파괴된 잔해일 가능성이 높다고 설명했습니다. 그 결과 목성이나 토성의 고리처럼 먼지나 얼음이 아니라 비교적 큰 암석으로 이뤄진 얇은 고리가 형성된 것입니다. 이 연구는 태양계 외행성에 있는 고리가 사실 다양한 과정을 거쳐 형성되었음을 시사합니다. 


 사실 각각의 행성은 모두 각자의 사정을 지니고 있을 것입니다. 과학자들은 앞으로 연구를 통해 그 이야기를 밝혀낼 것입니다. 


 참고 


 Thermal Emission from the Uranian Ring System, arXiv:1905.12566 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/1905.12566



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