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태양계 이야기 758 - 가이아 데이터를 이용한 목성의 위성 관측



(Jupiter and the four Galilean moons. Credit: NASA/JPL/DLR)

(Upcoming stellar occultations by Jupiter's four largest moons. Credit: ESA/Gaia/DPAC; Bruno Morgado (Brazilian National Observatory/LIneA, Brazil) et al. (2019))


 유럽 우주국의 가이아 우주 망원경은 10억 개 이상 별의 데이터를 수집해 천문학 발전에 큰 기여를 하고 있습니다. 하지만 가이아의 기여는 은하계 만이 아니라 태양계 연구에서도 이뤄지고 있습니다. 물론 태양계의 행성과 위성은 가이아 데이터 없이도 관측이 가능하지만, 과학자들은 가이아 데이터를 활용하는 방법을 생각해 냈습니다. 태양계의 위성이 별 앞을 지나는 시간과 위치를 파악해 이를 통해 관측을 하는 것입니다. 


 행성이나 위성이 별 앞으로 지나는 경우 별빛을 관측해 크기, 이동 속도, 대기의 존재 및 구성 등 여러 가지 정보를 알 수 있습니다. 목성의 경우 이런 도움 없이도 직접 관측이 용이하지만, 위성의 경우 별의 도움을 받아 더 상세한 관측이 가능합니다. 브라질 국립 천문대의 브루노 모르가도 (Bruno Morgado of the Brazilian National Observatory)와 그 동료들은 이 방법을 통해 목성의 위성인 유로파를 관측했습니다. 


 유로파 자체는 지상 및 우주 망원경으로도 관측이 가능하지만, 별빛이 가리는 시간을 측정하면 다양한 각도에서 지름을 정확히 잴 수 있습니다. 연구팀은 이 방법으로 유로파의 지름이 1562 km ('semi-major' axis)와 1560.4 km ('semi-minor' axis) 정도 된다는 사실을 알아냈습니다. 여러 각도에서 잰 지름은 유로파의 입체적 구조와 유로파가 목성에서 받는 힘을 알아내는데 도움을 줍니다. 유로파 내부에 액체 상태의 물이 있을 수 있는 이유는 목성에서 받는 중력에 의한 조석력 때문이지만, 그 상세한 메카니즘을 풀어내기 위해서는 보다 많은 데이터가 필요합니다. 


 연구팀은 2019-2021년 사이 목성의 위성에서 발생할 여러 차례의 식현상을 관측하기 위해 준비 중입니다. (Europa (22 June 2020), Callisto (20 June 2020, 4 May 2021), Io (9 and 21 September 2019, 2 April 2021), and Ganymede (25 April 2021)) 가이아 데이터 덕분에 과학자들은 관측에 적당한 별이 언제 위성 뒤로 숨을지 알 수 있습니다. 이렇게 수집한 데이터는 현재 유럽 우주국이 준비 중인 목성 위성 탐사 임무인 JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) 및 나사의 유로파 클리퍼 탐사선이 목성의 위성을 탐사하기 전까지 매우 유용한 정보를 제공할 것입니다. 



(JUICE 임무) 


 현재 목성을 탐사 중인 주노는 위성에 먼 거리에 있고 궤도가 극궤도라 위성들을 탐사하기 적합하지 않은 상태입니다. 따라서 새로운 탐사선이 갈 때까지 과학자들은 가능한 모든 방법으로 이들에 대한 연구를 진행해야 하는 상태입니다. 가이아 데이터 역시 그 가능한 방법 중 하나인 것입니다. 어떤 어려움이 있어도 연구는 계속될 것입니다. 


 참고 

B. Morgado et al. First stellar occultation by the Galilean moon Europa and upcoming events between 2019 and 2021, Astronomy & Astrophysics (2019). DOI: 10.1051/0004-6361/201935500
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