태양계 이야기 452 - 태양계의 위성을 관측할 제임스 웹 우주 망원경

(The rendering of the James Webb Space Telescope in space. Image credit: Northrop Grumman. )​

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 2018년 발사를 목표로 하고 있는 (물론 연기 가능성도 아주 없지는 않지만) 나사의 차세대 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 과학계의 큰 기대를 받고 있습니다. 여기에는 우주 먼 곳을 연구하는 과학자만 있는 게 아니라 태양계를 연구하는 과학자들도 포함됩니다.

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 미국 지질 연구소 우주 생물학 센터의 라즐로 케스테이(Laszlo Kestay, the director of the U.S. Geological Survey's Astrogeology Science Center)​가 이끄는 연구팀은 태양계 외곽의 주요 탐사 목적 두 가지를 제시했습니다.

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 첫 번째는 적외선 영역에서 태양계 외곽의 주요 위성들 (목성보다 먼 궤도에 있는 위성들)의 전체적인 관측이고 두 번째는 이오처럼 활발한 변화를 보이는 위성에서 표면의 변화를 측정하는 것입니다.

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 현재 토성에서는 카시니 탐사선이 맹활약 중이지만, 그 임무기간도 이제 거의 마무리 단계에 이르고 있습니다. 이전에 말씀드린 것처럼 연료가 고갈되면 카시니는 위성에 충돌해 오염되는 것을 방지할 목적으로 토성 대기로 진입해서 불타게 됩니다.

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 따라서 2017년 이후 한동안은 토성과 그 위성의 모습을 지금처럼 생생하게 실시간으로 관측할 수가 없습니다. 이 때 우리가 사용할 수 있는 대안은 강력한 망원경입니다.

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 제임스 웹 우주 망원경은 계속해서 토성의 위성 가운데 타이탄이나 엔셀라두스의 변화를 추적할 것입니다. 토성의 1년은 지구로는 30년이기 때문에 우리는 타이탄의 계절 변화에 대해서 일부밖에 알지 못합니다. 제임스 웹 우주 망원경이 아무리 성능이 좋더라도 카시니처럼 고해상도 이미지를 전송할수는 없지만, 큰 변화가 있다면 감지할 능력이 있으므로 토성과 그 위성들에 대한 연구는 계속할 수 있을 것입니다.

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 예를 들어 근적외선 영역에서의 스펙트럼 분석을 통해서 물과 기타 물질의 얼음을 추적할 수 있고 타이탄의 대기에 있는 톨린(Tholin)의 변화도 감지할 수 있습니다. 제임스 웹 우주 망원경의 근적외선 분광기 ​Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec)는 1-2.5 마이크로미터 파장에서 작고 불규칙한 위성의 표면 물질의 상태를 조사할 수 있습니다.

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 현재 새로운 탐사선을 보낼 계획이 당분간 없는 천왕성과 해왕성 및 그 위성의 관측 역시 제임스 웹 우주 망원경의 중요한 관측 목표입니다. 예를 들어 대형 위성의 트리톤의 얼음 화산이 앞으로 중요한 관측 목표일 수 있습니다.

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 그런데 이 모든 것이 가능하려면 제임스 웹 우주 망원경이 차질 없이 제작되어 성공적으로 발사되어야 합니다. 이미 막대한 비용과 시간이 투자된 만큼 앞으로 안전하게 발사되어 임무를 수행하기를 기대합니다.

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 참고

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​ Observing Outer Planet Satellites (except Titan) with JWST: Science Justification and Observational Requirements, arXiv:1511.03735 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/1511.03735

 http://phys.org/news/2015-11-scientists-outer-solar-moons-jwst.html#jCp

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