태양계 이야기 1053 - 천왕성의 적외선 오로라

(An artistic representation of how the northern infrared aurora would have looked like in 2006 (marked in red). The darker red locations indicate confirmed aurora locations, with fainter red used to mark possible aurora locations. Credit: NASA, ESA and M. Showalter)

레스터 대학의 과학자들이 적외선 영역 오로라를 천왕성에서 처음으로 관측했습니다. 천왕성은 지구보다 태양에서 19.2배 정도 멀리 떨어져 있지만, 그럼에도 과학자들은 자외선 영역 오로라를 1986년에 관측했습니다.

천왕성의 오로라 역시 태양에서 나오는 고에너지 입자인 태양풍이 행성 자기장에 끌려와 대기 상층부에서 충돌하면서 발생합니다. 다만 천왕성의 경우 행성이 거의 누운 상태로 공전할 뿐 아니라 자기축도 자전축과 달라 우리가 보기에는 마치 중위도 지역에서 오로라가 생긴 것 같은 독특한 구성을 하고 있습니다.

연구팀은 켁 II 망원경에 설치한 NIRSPEC 장비를 이용해 이 자외선 오로라를 처음 확인했습니다. 이 적외선 오로라는 전하를 띤 수소 원자인 H3+에서 나오는 것으로 천왕성 대기 온도를 높이는데 기여하는 것으로 보입니다.

물론 천왕성의 표면 온도는 영하 218도로 극히 낮지만, 태양빛만 받는 경우보다 훨씬 높기 때문에 과학자들은 다른 에너지원이 있다고 보고 있습니다. 태양풍 입자도 그중 하나로 자기장에 의해 잡혀온 고에너지 입자가 천왕성의 대기에 에너지를 공급하고 있습니다.

연구팀은 이번 관측 결과가 생명체 존재 가능성이 있는 외계 행성 연구에도 도움이 될 것으로 보고 있습니다. 물론 천왕성에 생명체가 살기는 어렵지만, 우주에 흔한 미니 해왕성이나 슈퍼 지구의 대기에서 적외선 파장의 오로라를 찾을 가능성이 높기 때문입니다. 오로라의 존재는 항성풍을 막아주는 튼튼한 자기장을 의미하므로 생명체 존재 가능성도 높아지게 됩니다.

아무튼 일반적이지 않은 곳에 생기는 천왕성의 오로라는 태양계에서 가장 독특한 현상 중 하나가 아닐까 생각합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-10-uranus-aurora-discovery-clues-habitable.html

Emma M. Thomas et al, Detection of the infrared aurora at Uranus with Keck-NIRSPEC, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02096-5

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