제임스 웹 우주망원경이 적외선 카메라를 토성의 위성인 타이탄으로 돌렸고, 덕분에 천문학자들은 태양계에서 가장 크고 독특한 위성 중 하나를 다른 시선으로 보게 되었다. 

타이탄은 지구 외 유일하게 대기가 밀집된 위성으로, 강, 호수, 바다를 포함한 지표면에 액체가 존재하는 유일한 위성이다. 그러나 액체는 인간에게 유독한 메탄, 에탄 및 다른 탄화수소로 생각된다.

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지구 위의 망원경과 함께 진행한 관측은, 천문학자들로 하여금 Dragonfly라고 불리는 2027년 발사 예정인 NASA의 임무에 앞서 타이탄의 기상 패턴을 이해하도록 도와줄 것이다. 다회전 착륙선인 Dragonfly는, 타이탄의 독특한 환경의 거주 가능성을 평가하고, 타이탄의 독특한 화학 구성을 조사하며, 액체 기반 혹은 탄화수소 기반 생명체의 흔적을 찾을 것이다.

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천문학자들은 보이저 호가 1980년에 도달한 이후 타이탄을 수십년 간 조사해 왔다. 약 25년 동안, 천문학자들은 강력한 지상 망원경과 궤도 망원경을 타이탄에 집중해 2004년부터 2017년까지 타이탄을 관측했던 NASA의 Cassini 임무를 보완했다. Berkeley에 위치한 California 대학의 천문학자 Imke de Pater는 하와이의 Keck 망원경으로 고해상도 적응 광학을 사용해 여러 번의 타이탄 관측을 주도했다.

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제임스 웹 우주망원경의 11월 4일 타이탄 사진 이후, 타이탄 팀은 대기에서 두 개의 구름같은 것을 보았다. 타이탄 팀의 리더인 Conor Nixon은 UC Berkeley의 박사이며 현재는 Caltech의 행성 과학 및 천문학 조교수인 de Pater와 Ketherine de Kleer에게 이메일을 보냈다. 발견된 구름을 확인하는데 도움을 받고 Keck 망원경을 이용해 구름의 움직임을 추적하기 위해서였다. 

약 30시간과 54시간 후 촬영된 Keck 사진들은 같은 것으로 보이는 비슷한 구름을 보여주었으나, 지구에 대한 타이탄의 상대적 자전 때문에 약간 어긋났다.

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“Keck 망원경으로 하루나 이틀 동안 타이탄을 볼 때 구름이 사라질 것을 걱정했지만, 기쁘게도 같은 위치에 구름이 있어 모양이 달라졌을 수도 있죠.” UC Berkeley 대학원 교수인 de Pater가 말했다.

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JWST(제임스 웹 우주망원경)의 능력

JWST와 Keck 사진의 품질이 비전문가의 눈에는 거의 같아 보일 수 있으나, de Pater는 JWST가 타이탄 대기의 모습을 측정할 수 있는 장비를 가지고 있다고 언급했는데, 이는 Keck 망원경은 할 수 없는 작업이다. 특히, JWST의 적외선 분광 능력은 타이탄의 구름과 연무의 고도를 훨씬 정확히 구해낼 수 있다.

“Keck 망원경의 광학적 사진 품질과 JWST의 분광기를 함꼐 사용함으로써, 타이탄의 정말 완벽한 사진을 얻어낼 수 있습니다.” de Pater가 말했다. 구름의 높이, 대가의 광학적 두께, 그리고 대기 중 연무의 상승과 같은 것들.

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특히, 지구의 대기가 불투명한 파장대 - 즉, 타이탄이 지구 상 어떤 망원경으로도 볼 수 없는 파장대 - 에서도 JWST는 타이탄을 관측하고 더 낮은 대기와 표면의 정보를 제공한다.

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9월 초, 그리고 이번주 11월 마지막 주 초에도 de Pater와 de Kleer는 타이탄에 의한 멀리 있는 별의 엄폐를 잡아내는 국제 관측 활동에 참여했다. Colorado 주의 Boulder에 위치한 SouthWest 연구소의 선임 프로그램 관리자인 Eliot Young이 정리한 이번 엄폐는, Keck 망원경과 칠레의 Very Large 망원경을 사용해 타이탄의 대기 구조를 더 자세하게 탐사할 기회를 제공했다. 이러한 관측은 다른 대형 망원경에서 관측된 엄폐 현상 및 칠레의 전파 망원경인 Atacama Large Millimeter Array가 타이탄에서 관측한 도플러 바람 복구와 일치한다.

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최근의 바람 모델링 결과와 함께, 이러한 관측은 지구, 다른 별 주위 행성, 그리고 태양계에 있는 행성과 위성들의 대기를 좀 더 폭넓게 이해하게 해준다.

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“Cassini-Huygens가 2017년 임무를 종료한 이래로 우리가 본 가장 흥미로운 데이터 중 하나입니다. 그리고 NASA의 Dragonfly가 2032년 도착하기 전 우리가 얻을 수 있는 최선이기도 하죠.” Dragonfly의 연구 책임자인 Johns Hopkins 대학의 Zibi Turtle이 말했다. “데이터 분석은 타이탄의 대기와 기상학을 연구하는 데 큰 도움이 될 것입니다.”

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출처: https://www.technology.org/2022/12/02/webb-space-telescope-keck-team-up-to-study-saturns-moon-titan/