NASA의 제임스 웹 우주망원경이 이번에는 해왕성의 첫 사진으로 능력을 뽐냈다. 웹이 30년 이상의 기간 이래로 해왕성 고리의 가장 선명한 모습을 잡아냈을 뿐만 아니라, 웹의 카메라는 거대한 얼음 행성을 새로운 빛으로 보여준다.

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웹의 새로운 사진에서 가장 매력적인 부분은 해왕성 고리의 얇은 모습이다 - 해왕성 고리 일부분은 NASA의 보이저 2호가 1989년에 해왕성 옆을 지나갔을 때 처음으로 관측되었다. 몇몇 밝고 작은 고리에 더해, 웹 사진은 해왕성의 희미한 먼지 띠를 잘 보여준다.

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우리가 마지막으로 이렇게 흐릿한 먼지 고리를 본 지 30년이 되었습니다. 그리고 이번 사진은 고리를 처음으로 적외선 영역으로 관측한 것이죠.” 해왕성계의 전문가이자 웹의 학제간 과학자인 Heidi Hammel의 언급이다. 웹의 극도로 안정적이고 정확한 사진 품질 덕에 해왕성에 매우 가깝지만 희미한 고리를 감지할 수 있었다. 

해왕성은 1846년 발견된 이래로 연구자들을 매혹해 왔다. 지구보다 30배 더 멀리 태양에서 떨어져 있기 때문에, 해왕성은 태양계 외곽의 멀고 어두운 지역을 공전한다. 극도로 먼 거리에서, 태양은 매우 작고 희미해 해왕성의 정오는 지구의 어둑어둑한 황혼과 비슷하다.

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이 행성(=해왕성)은 내부의 화학적 구성으로 인해 얼음 거대 행성으로 분류된다. 목성과 토성 같은 가스 거대 행성과 비교하면, 해왕성은 수소와 헬륨보다 무거운 원소들이 훨씬 풍부하다. 이는 허블 우주망원경의 가시광선 파장대에서 보이는 해왕성의 특징적인 푸른 모습에서 분명히 알 수 있는데, 적은 양의 기체 메탄으로 인한 것이다.

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웹의 근적외선 카메라 (Near-Infrared Camera; NIRCam) 사진은 0.6에서 5 마이크론의 적외선 범위를 촬영하기 때문에, 웹으로 찍은 사진은 파란색으로 보이지 않는다. 사실 메탄 가스가 적색과 적외선 빛을 강력하게 흡수하기 때문에, 해왕성은 고고도 구름이 있는 곳을 제외하고 적외선 파장에서는 꽤 어둡다. 이러한 메탄-얼음 구름은 밝은 줄무늬와 점이 눈에 띄는데, 메탄 가스에 흡수되기 전에 태양 빛을 반사한다. 허블 우주망원경과 W.M. Keck 천문대를 포함한 다른 천문대의 사진들은 수년 간 빠르게 진화하는 구름의 특징을 기록해 왔다.

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더 미묘한 것은, 해왕성의 적도를 도는 얇은 밝기 선이 해왕성의 바람과 폭풍에 힘을 공급하는 대기 대순환의 시각적인 신호일 수도 있다는 것이다. 대기는 적도에서 하강하고 가열되며, 따라서 주변의 더 차가운 가스보다 적외선 파장에서 밝아진다.

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해왕성의 164년 궤도는 사진 윗부분의 북극이 천문학자들의 시야 밖에 있다는 것을 의미하지만, 웹의 사진은 그 지역의 흥미로운 밝기에 대해 암시한다. 이전에 알려진 남극의 소용돌이가 웹의 시야에서 뚜렷하지만, 웹은 처음으로 그것을 둘러싸고 있는 고위도 구름 띠를 지속적으로 드러냈다.

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또한 웹은 해왕성의 알려진 14개의 위성 중 7개를 포착했다. 해왕성의 웹 초상화를 지배하는 것은, 웹의 많은 사진에서 보이는 특징적인 회절 못을 보여주는 매우 밝은 빛의 점이지만, 이것은 별이 아니다. 이것은 해왕성의 크고 특이한 위성인 Triton(트리톤)이다.

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응측된 질소의 얼어버린 광택으로 덮인 트리톤은, 들어오는 태양 빛의 평균 70%를 반사한다. 이 사진에서 트리톤은 해왕성보다 훨씬 밝게 빛나는데, 해왕성의 대기가 근적외선 파장에서 메탄 흡수로 인해 어두워지기 때문이다. 트리톤이 역행하는 특이한 궤도로 공전하기 때문에, 천문학자들은 이 위성이 원래 Kuiper belt(카이퍼 대)의 천체였으나 해왕성에 의해 중력적으로 포획되었다고 추측한다. 트리톤과 해왕성에 대한 추가적인 웹의 연구가 내년에 계획되어 있다.

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출처: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/new-webb-image-captures-clearest-view-of-neptune-s-rings-in-decades