천문학자들로 구성된 국제 팀은 17년 동안 해왕성의 대기 온도를 추적하기 위해 유럽 남방 천문대(European Southern Observatory)의 초대형 망원경(ESO VLT)을 포함한 지상 기반 망원경을 사용했습니다. 그들은 해왕성의 지구 온도가 예기치 않게 떨어지고 남극에서 급격한 온난화가 뒤따르는 것을 발견했습니다.
이번 연구의 주저자이자 레스터 대학의 연구원인 마이클 로만(Michael Roman)은 이러한 변화는 예상치 못한 일이라고 말했습니다. 우리는 남반구 초여름에 해왕성을 관찰했기 때문에 기온이 떨어지지 않고 천천히 올라갈 것으로 예상했습니다.
지구와 마찬가지로 해왕성은 태양을 공전할 때 계절을 경험합니다. 그러나 해왕성의 여름 시즌은 약 40년 동안 지속되며 해왕성의 1년은 지구 165년 동안 지속됩니다. 해왕성의 남반구는 2005년부터 여름이었고, 천문학자들은 남반구 하지 이후 온도가 어떻게 변하는지 확인하기 위해 열심이었습니다.
천문학자들은 17년 동안 촬영한 거의 100개의 해왕성 열적외선 이미지를 연구하여 그 어느 때보다 더 자세하게 행성의 전반적인 온도 경향을 통합했습니다.
이 데이터는 여름이 시작되었음에도 불구하고 대부분의 행성이 지난 20년 동안 점차적으로 냉각되었음을 보여줍니다. 해왕성의 평균 지구 온도는 2003년에서 2018년 사이에 8°C 떨어졌습니다.
천문학자들은 2018년과 2020년 사이에 온도가 급격히 11°C 상승한 지난 2년 간의 관측 기간 동안 해왕성의 남극이 극적으로 온난화되는 것을 발견하고 놀랐습니다. 해왕성의 따뜻한 극 소용돌이가 수년 동안 알려져 왔지만 이러한 급속한 온난화는 이전에 행성에서 관찰된 적이 없습니다.
천문학자들은 천체에서 방출되는 적외선을 포착하는 열화상 카메라를 사용하여 해왕성의 온도를 측정해 왔습니다. 분석을 위해 팀은 지난 20년 동안 수집한 해왕성의 모든 기존 이미지를 지상 망원경과 결합했습니다.
그들은 성층권이라고 불리는 해왕성의 대기층에서 방출되는 적외선을 조사했습니다. 이를 통해 과학자들은 해왕성의 온도와 여름에 해왕성의 온도가 어떻게 변하는지에 대한 그림을 그릴 수 있었습니다.
해왕성은 태양으로부터 약 45억 킬로미터 떨어져 있고 매우 춥고 행성의 평균 온도가 약 -220°C에 달하기 때문에 지구에서 해왕성의 온도를 측정하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.
이러한 유형의 연구는 해왕성을 명확하게 관찰할 수 있는 VLT와 같은 대형 망원경의 민감한 적외선 이미지에서만 가능하며 이러한 유형은 지난 20년 정도만 가능했다고 과학자들은 말합니다.
전체 이미지의 약 1/3이 칠레 아타카마 사막의 VLT ESO에서 VLT Imager 및 Spectrometer for mid-InfraRed(VISIR) 기기로 촬영되었습니다. 망원경 거울의 크기와 높이로 인해 해상도와 데이터 품질이 매우 높아 해왕성의 가장 선명한 이미지를 제공합니다.
천문학자들은 또한 NASA의 스피처 우주 망원경의 데이터와 칠레의 쌍둥이자리 남쪽 망원경과 하와이의 스바루 망원경, 켁 망원경, 쌍둥이자리 북쪽 망원경의 이미지를 사용했습니다.
해왕성의 온도 변동은 너무 예상치 못한 것이기 때문에 천문학자들은 아직까지 무엇이 이러한 변동을 일으켰는지 알지 못합니다. 그것들은 해왕성의 성층권 화학의 변화, 임의의 날씨 패턴 또는 태양 주기의 변화와 관련될 수 있습니다.
이러한 변동의 원인을 연구하기 위해 향후 몇 년 동안 추가 관찰이 필요할 것입니다. ESO의 초대형 망원경(ELT)과 같은 미래의 지상 기반 망원경은 이러한 온도 변화를 더 자세히 관찰할 수 있으며 James Webb 우주 망원경은 해왕성 대기의 화학 성분과 온도에 대한 새롭고 전례 없는 지도를 제공할 것입니다.
이 연구는 The Planetary Science Journal에 게재되었습니다.
2022-04-12 09:17:45
작가: Vitalii Babkin