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태양계 이야기 1007 - 소행성 커리클로의 고리를 관측한 제임스 웹 우주 망원경


 

(An occultation light curve from Webb’s Near-infrared Camera (NIRCam) Instrument at 1.5 microns wavelength (F150W) shows the dips in brightness of the star (Gaia DR3 6873519665992128512) as Chariklo’s rings passed in front of it on Oct. 18. As seen in the illustration of the occultation event, the star did not pass behind Chariklo from Webb’s viewpoint, but it did pass behind its rings. Each dip actually corresponds to the shadows of two rings around Chariklo, which are ~4 miles (6-7 kilometers) and ~2 miles (2-4 kilometers) wide, and separated by a gap of 5.5 miles (9 kilometers). The two individual rings are not fully resolved in each dip in this light curve. Download the light curve from the Resource Gallery. Credit: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI). SCIENCE: Pablo Santos-Sanz (IAA/CSIC), Nicolás Morales (IAA/CSIC), Bruno Morgado (UFRJ, ON/MCTI, LIneA).)

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(Webb captured a spectrum with its Near-infrared Spectrograph (NIRSpec) of the Chariklo system on Oct. 31, shortly after the occultation. This spectrum shows clear evidence for crystalline water ice, which was only hinted at by past ground-based observations. Credit: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI). SCIENCE: Noemí Pinilla-Alonso (FSI/UCF), Ian Wong (STScI), Javier Licandro (IAC).)

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켄타우로스는 목성보다 먼 외행성 궤도를 공전하는 아주 먼 소행성들입니다. 이 가운데 과학자들의 주목을 끈 천체가 바로 10199 커리클로 (Chariklo)입니다. 켄타우로스 가운데 하나인 키론의 아내 샤리클로의 이름을 따서 명명한 천체로 대략 지름 250km의 대형 소행성입니다. 천왕성 궤도에 근접하는 소행성으로 목성과 천왕성 궤도를 비스듬한 타원 궤도로 공전합니다.

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이 소행성이 유명해진 이유는 우연히 그 뒤를 지나던 다른 별에 의해 밝혀진 고리 때문입니다. 그것도 두 개의 고리를 지니고 있습니다. 이렇게 고리를 지닌 소행성은 지금까지 커클리로가 유일합니다.

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이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/100208121983

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하지만 커리클로가 지구에서 멀리 떨어져 있는데다, 작은 소행성 주변 고리로 고리 역시 작기 때문에 이를 자세히 관측하기는 어려웠습니다. 과학자들에게 다시 기회가 온 것은 2022년 10월 18일 Gaia DR3 6873519665992128512이라는 별이 커리클로 뒤를 지나면서입니다.

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스페인 그라나다의 안달루시아 천체물리학 연구소의 파블로 산토스-산즈 (Pablo Santos-Sanz, from Instituto de Astrofísica de Andalucía in Granada, Spain)가 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 사용 승인을 얻어 이를 관측했습니다. 그 결과 고리의 정확한 크기는 물론 구성 성분에 대한 정보도 얻을 수 있었습니다.

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(This video shows observations taken by NASA’s James Webb Space Telescope of a star (fixed in the center of the video) as Chariklo passes in front of it. The video is composed of individual observations with Webb’s Near-infrared Camera Instrument’s view at 1.5 microns wavelength (F150W) obtained over ~1 hour on Oct. 18. Careful analysis of the star’s brightness reveals that the rings of the Chariklo system were clearly detected. Credit: NASA, ESA, CSA, and Nicolás Morales (IAA/CSIC).)

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관측 결과에 따르면 커리클로의 고리는 각각 6-7km와 2-4km 너비로 둘 사이이는 9km 크기의 간극이 존재합니다. 고리의 구성 물질 중 상당 부분은 쉽게 예측할 수 있듯이 물의 얼음으로 되어 있습니다. 아마도 켄타우로스 중 상당수가 이런 얼음 천체일 것으로 생각됩니다.

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하지만 제임스 웹 우주 망원경으로 보더라도 커클리로는 저해상도의 점으로 보일 뿐입니다. 어쩌면 커클리로는 고리 뿐 아니라 위성까지 거느린 복잡한 시스템일 가능성도 있지만, 현재 가장 강력한 망원경으로도 이는 검증할 수 없는 영역입니다. 거리와 밝기를 생각하면 어쩔 수 없는 일이지만, 이런 천체를 상세히 관측하기 위해서는 결국 탐사선을 직접 보내는 수밖에 없다는 점을 다시 한 번 상기시키는 대목입니다.

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참고

https://phys.org/news/2023-01-webb-spies-chariklo-high-precision-technique.html

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https://en.wikipedia.org/wiki/10199_Chariklo

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