태양계 이야기 355 - 이오의 화산 활동을 보는 지구의 망원경

 목성의 4대 위성은 매우 흥미로운 관측 대상입니다. 가장 안쪽에 있는 이오의 경우 태양계에서 가장 격렬한 화산 활동이 일어나는 위성으로 지옥의 유황불 같은 느낌을 주는 위성이죠. 그 놀라운 모습은 갈릴레오 같은 목성 탐사선에 의해서 상세히 관측되었습니다. 문제는 현재 목성에는 탐사선이 없다는 것입니다. 나사의 새로운 탐사선인 주노 ( http://jjy0501.blogspot.kr/2013/10/Juno-slingshot.html 참조) 가 목성에 도달하는 것은 2016년입니다. 

 하지만 그 전에 과학자들은 지상의 망원경을 통해서 태양계 최대의 화산 활동이 발생하는 모습을 탐사 중에 있습니다. 비록 그 해상도는 당연히 직접 탐사선이 가서 보는 것과는 비교할 수 없을 만큼 떨어지지만, 아쉬운 대로 현재 이오의 모습을 볼 수 있는 것이죠. 2013년 8월 중순부터 과학자들은 이오에서 대규모 화산 폭발을 관측했습니다. 

 참고 :   http://jjy0501.blogspot.kr/2014/08/Biggest-volcano-in-the-history.html

 이 때의 화산 폭발은 아마도 인류가 목격한 것 가운데 가장 거대한 화산 폭발이었던 것으로 추정됩니다. 거대한 용암이 수백평방 km의 대지를 덮고, 분출된 화산재는 이오에 불의 커튼을 드리웠다고 합니다. 

 그때로부터 2년이 지난 시점에서 애리조나 주 남부에 있는 거대 쌍안 망원경(Large Binocular Telescope, LBT)은 새롭게 설치한 간섭계인 LBTI(Large Binocular Telescope Interferometer)로 이오의 로키 파테라(Loki Patera) 화산 지대를 관측했습니다. 본래 거대 쌍안 망원경은 8.4m 지름의 거대 주경을 가지고 있는데, 이를 간섭계로 엮으면 최대 22.8m 급 단일 주경 망원경 같은 분해능을 가질 수 있습니다. 거대 쌍안 망원경에 대해서는 이전에도 한번 설명했죠. ( http://jjy0501.blogspot.kr/2015/04/Direct-observation-of-the-exoplanets.html  참조)  

(LBTI로 찍은 로키 파테라 (오렌지 색)  The LBT image of Loki Patera (orange) laid over a Voyager image of the volcanic depression. The emission (in orange color) appears spread out in the north-south direction due to the telescope point-spread function; it is mainly localized to the southern corners of the lake.

Credit: LBTO- NASA )

(8.4m 주경과 간섭계의 분해능 비교. Comparison between a simulated view of Io through an 8-meter telescope (left) and the final real LBTI reconstruction (right). Credit: LBTO ) 

(거대 쌍안 망원경.  The Large Binocular Telescope )  

 LBTI와 적외선 망원경인 LMIRcam은 3-5 마이크로미터의 파장대에서 이오를 관측하고 있습니다. 따라서 갈릴레오가 찍은 것 같은 상세한 컬러사진을 기대하기는 무리지만, 현 시점에서 이오에서 발생하는 화산 활도을 실시간으로 관측할 방법은 지구에서의 관측이 유일합니다. 

 현재 이오에는 적어도 두 개의 화산 지대 - 로키 파테라와 펠레(Pele) - 가 활성화 된 상태로 생각됩니다. 특히 로키 파테라의 말발굽 모양의 지역은 현재 용암이 고여 있는 거대한 용암 호수(lava lake)의 모습으로 생각됩니다. 

 이 화산들은 현 시점에서 태양계 최대의 활화산입니다. 그 모습을 더 근접해서 상세하게 볼 수 있으려면 역시 탐사선이 직접 가야하죠. 2016년 이후로 나사의 주노 탐사선이 그 모습을 전송해 줄 것으로 기대합니다. 

 마지막으로 LBTI는 아주 재미있는 사진 하나를 전송했습니다. 그것은 이오 앞에 다른 거대 위성인 유로파가 지나가는 것으로 일종의 위성끼리의 식현상입니다. 

 (A serendipitous movie of an occultation of Io by its neighboring moon Europa when the team re-observed Io on the night of March 7, 2015, for a follow-up to the work done for the published study. Europa happened to pass in front of Io as observed from Earth. Loki is the bright volcano on the left and Pele the other one on the lower right. Europa appears dark because the water ice on its surface absorbs the incident sunlight at the wavelength used. Credit: LBTO)

 참고 

http://phys.org/news/2015-05-giant-telescope-jupiter-moon-io.html

"Spatially Resolved M-band Emission from Io's Loki Patera–Fizeau Imaging at the 22.8 m LBT." 2015, The Astronomical Journal 149 175. DOI: 10.1088/0004-6256/149/5/175