천왕성 고리 첫 온도 측정...영하 196.15도 ‘극저온’ [과학it슈]

[시선뉴스 이호] 버클리 캘리포니아대학(UC 버클리)은 이 대학의 천문학 교수 임케 데 파테르 박사가 이끄는 연구팀이 ALMA/VLT에 잡힌 열 이미지를 이용해 천왕성 고리의 온도를 처음으로 측정했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 학술지 '천문학저널(The Astronomical Journal)' 최신호에 실렸다. 

행성을 둘러싼 고리는 토성과 목성, 천왕성과 해왕성에 존재하고 있다. 이 중 천왕성 고리는 지금까지 모두 13개가 확인되었으나 가시광선이나 근적외선으로는 빛을 거의 반사하지 않아 대형 망원경으로나 관측할 수 있다. 이 고리들은 거의 보이지 않아 1977년 이후가 되어서야 그 존재가 알려지기도 했다. 

그러나 이 천왕성의 고리들이 칠레 아타카마 사막에 있는 전파망원경 배열인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체(ALMA)'와 광학망원경 '초거대망원경(VLT)'를 통해 선명하게 모습을 드러냈다. 

미국항공우주국(NASA)의 심(深)우주 탐사선 보이저2호가 지난 1986년 천왕성 옆을 지나면서 고리를 관측했지만 온도를 재지는 못했다. 

연구팀은 ALMA와 VLT로 천왕성 대기의 온도 구조를 탐사하다가 고리의 열 이미지를 확보했는데 이번 열 이미지를 통해 천왕성 고리 중 가장 밝고 밀도가 높은 '엡실론(ε) 고리'가 토성을 비롯한 태양계 내 다른 고리와는 다르다는 점도 다시 확인할 수 있었다. 

토성의 경우 고리를 구성하는 성분이 1㎜의 1천분의 1인 미크론(μ) 크기의 먼지에서 수십미터에 달하는 바위까지 다양한 크기로 구성돼 있으나 엡실론 고리는 골프공 크기 이상의 바위로만 구성돼 있다는 것을 확인할 수 있었다. 

하지만 이처럼 엡실론 고리에서만 먼지 크기의 작은 입자가 없는 이유는 아직 밝혀낸 것이 없다. 또한 이 고리의 절대온도는 77K(켈빈)로 섭씨로는 영하 196.15에 이르는 극저온인 것으로 확인됐다. 

연구팀은 이번 열 이미지가 천왕성 고리의 물질이 같은 데서 나온 것인지 아니면 고리마다 다른 것인지 등을 파악하고 고리의 구성성분에 대한 이해를 넓히는데 한 걸음 더 다가서게 하는 것으로 평가했다. 

다른 소행성과 충돌하거나 행성에 가깝게 접근했다가 중력에 붙잡혀 파괴된 위성의 파편 또는 45억년 전 태양계가 형성됐을 때의 잔해로 이루어진 것으로 알려져 있는 고리에 대한 신비가 조금씩 풀릴 단서가 마련되어가고 있다.