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태양계 이야기 952 - 급격한 기온 변화를 겪고 있는 해왕성의 여름


 

(This composite shows thermal images of Neptune taken between 2006 and 2020. The first three images (2006, 2009, 2018) were taken with the VISIR instrument on ESO’s Very Large Telescope while the 2020 image was captured by the COMICS instrument on the Subaru Telescope (VISIR wasn’t in operation in mid-late 2020 because of the pandemic). After the planet’s gradual cooling, the south pole appears to have become dramatically warmer in the past few years, as shown by a bright spot at the bottom of Neptune in the images from 2018 and 2020. Credit: ESO/M. Roman, NAOJ/Subaru/COMICS)




(Observed changes in Neptune's thermal-infrared brightness, a measure of temperature in Neptune's atmosphere. The plot shows the relative change in the thermal-infrared brightness from Neptune's stratosphere with time for all existing images taken by ground-based telescopes. Brighter images are interpreted as warmer. Corresponding thermal-infrared images (top) at wavelengths of ~12 µm show Neptune's appearance in 2006, 2009, 2018 (observed by the European Southern Observatory's Very Large Telescope's VISIR instrument), and 2020 (observed by Subaru's COMICS instrument). The south pole appears to have become dramatically warmer in just the past few years. Credit: Michael Roman/NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart.)




(Neptune as seen in visible light (centre) and thermal-infrared wavelengths (right), in 2020. The centre image combines multiple images from the Hubble Space Telescope, while the thermal-infrared image on the right was taken from the Subaru Telescope on Maunakea, Hawai'i. In the thermal-infrared, Neptune's warm south pole glows more brightly than ever seen before. Credit: Michael Roman/NASA/ESA/STSci/M.H. Wong/L.A. Sromovsky/P.M. Fry.)



 국제 과학자 팀이 예상하지 못했던 해왕성의 기온 변화를 관찰했습니다. 해왕성은 한번 태양 주위를 공전하는 데 165년이 걸리기 때문에 계절도 평균 40년이 넘습니다. 과학자들은 지상과 우주의 강력한 망원경을 이용해 지구에서 45억km 떨어진 해왕성을 관측해 왔습니다. 



 레스터 대학의 마이클 로만 (Michael Roman, a postdoctoral research associate at the University of Leicester)은 2003년부터 2020년까지 해왕성을 관측한 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT의 데이터를 이용해 해왕성의 기온 변화를 조사했습니다. 



 VLT는 17년 동안 100장에 달하는 해왕성의 디테일한 적외선 이미지를 얻었습니다. 그러나 해왕성의 먼 거리 때문에 정확한 표면 온도를 측정하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 연구팀은 VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed)로 얻은 적외선 이미지와 지상과 우주의 여러 망원경 데이터 (Spitzer Space Telescope and images taken with the Gemini South telescope in Chile, as well as with the Subaru Telescope, the Keck Telescope, and the Gemini North telescope, all in Hawai'i)를 종합해 17년간 온도 변화를 추적했습니다. 



 그 결과 해왕성의 남반구가 여름철임에도 불구하고 2003년부터 2018년까지 섭씨 8도 정도 기온이 떨어진 것을 확인했습니다. 물론 해왕성 자체가 영하 220의 초저온 천체이긴 하지만, 태양빛을 많이 받는 상황에서 역설적으로 온도가 떨어졌다는 것은 의외의 결과입니다. 



 더 의외의 사실은 2018-2020년 사이 2년간 남극의 기온이 갑자기 11도 상승한 것입니다. 해왕성의 따뜻한 극 소용돌이 (polar vortex)는 이전부터 알려져 있지만, 이렇게 극적인 변화는 미처 예상하지 못했던 것입니다. 



 태양에서 매우 멀리 떨어져 있어 극도로 차가운 행성인 해왕성의 대기에 어떤일이 일어나는지는 아직 잘 모릅니다. 아마도 더 상세한 정보를 얻기 위해서는 토성과 목성처럼 해왕성과 천왕성에도 주위를 공전하면서 장시간 관측할 탐사선을 보내야 할 것입니다. 당장은 아니지만 가까운 미래에 구체적인 탐사 계획이 나오기를 기대합니다. 



 참고 



https://phys.org/news/2022-04-astronomers-capture-neptune-temperatures.html


"Sub-Seasonal Variation in Neptune's Mid-Infrared Emission" The Planetary Science Journal (2022). DOI: 10.3847/PSJ/ac5aa4
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