JWST가 포착한 천왕성: 태양계의 아름다움

2023년에도 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 우주에 대한 우리의 이해를 넓혔다. 관측 대상에는 지구와 크기가 거의 같은 외계행성 LHS 475 b도 포함됐다. 다만 크기가 비슷하다는 사실만으로 생명체 거주 가능성이 입증되는 것은 아니다. 웹은 카시니가 2005년 발견한 엔셀라두스의 수증기 분출도 자세히 지도화했다. 2022년 공개된 ‘창조의 기둥’ 같은 적외선 영상은 우주 먼지 너머의 구조를 보여준다. 2023년 12월에는 태양에서 일곱 번째이자 지름이 세 번째로 큰 행성인 천왕성과 당시 알려진 27개 위성 중 일부의 상세 영상이 공개됐다.

영상으로 본 천왕성

천왕성은 얼음 거대행성이지만 내부가 단순히 단단한 얼음으로 이루어진 것은 아니다. 질량의 상당 부분은 암석 핵 위에 있는 뜨겁고 밀도 높은 물·암모니아·메테인 유체로 이루어졌을 것으로 추정된다. 대기는 주로 수소와 헬륨을 포함한다. 메테인은 붉은빛을 흡수해 가시광선에서 청록색으로 보이는 데 기여한다. 극한 환경은 우리가 아는 형태의 생명체가 살기에 부적합하다.

출처: www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-rings-in-holidays-with-ringed-planet-uranus/

보이저 2호의 가시광선 영상에서 천왕성은 비교적 균일한 파란 구체로 보였다. 웹은 적외선으로 훨씬 다양한 대기 구조와 움직임을 드러낸다.

출처: images.nasa.gov/details/PIA18182

천왕성의 평균 지름은 약 50,724km, 적도 지름은 약 51,118km다. 자전축이 거의 98도 기울어져 있어 옆으로 누운 듯 자전한다. 공전 주기는 지구 시간으로 약 84년이며 한 계절은 약 21년이다. 극지방에서는 낮과 밤이 길게 이어진다. 이는 행성 전체의 일반적인 하루 주기를 뜻하지 않는다.

고리 계는 1977년 발견됐지만 현재 알려진 13개 고리가 모두 같은 해에 발견된 것은 아니다. 고리에는 입자와 먼지가 있으며 물질의 상당 부분은 어둡다. 정확한 조성을 고려하면 모든 고리가 주로 물얼음으로 이루어졌다고 단정할 수 없다. 토성의 고리만큼 뚜렷하지는 않지만 천왕성의 독특한 모습에 기여한다. 고리와 큰 자전축 기울기는 계속 연구되고 있다.

천왕성의 위성들

2023년에는 위성 27개가 알려져 있었다. NASA의 위성 전용 페이지는 2026년 8월 기준 공식적으로 인정된 위성이 29개라고 설명한다. 가장 큰 다섯 위성은 미란다, 아리엘, 움브리엘, 티타니아, 오베론이다. 아래 광시야 영상에는 이 다섯 위성과 퍽 등이 보인다.

다섯 위성 중 가장 작은 미란다에는 깊은 협곡과 얼음 절벽이 있다. 아리엘의 지형은 비교적 젊고 밝지만 움브리엘의 표면은 더 오래되고 어둡다. 티타니아와 오베론의 충돌구와 단층은 과거 지질 활동이나 얼음 화산 활동의 가능성을 연구하는 단서다. 이 영상이 현재 활동 중인 얼음 화산을 관측했다는 뜻은 아니다.

출처: www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-rings-in-holidays-with-ringed-planet-uranus/

JWST의 중요성

2021년 발사된 JWST는 천문학의 중요한 기술적 진보다. 초기 은하, 별의 탄생, 외계행성 등을 적외선으로 관측하도록 설계됐다. 가시광선과 자외선도 관측하는 허블을 보완하며, 두 망원경은 서로 다른 강점을 갖는다. 웹은 NASA가 주도하고 유럽우주국(ESA)과 캐나다우주국(CSA)이 기여하는 국제 협력 사업이다.

다음 단계는?

웹은 천문학에 새로운 가능성을 열었다. 다른 우주관측소들도 상호 보완적인 장비와 연구 목표로 그 성과를 이어갈 수 있다.

2023년 당시 낸시 그레이스 로먼 우주망원경의 발사 목표는 2027년이었다. NASA는 실제로 2026년 8월 30일 로먼을 발사했다. 로먼은 넓은 하늘을 조사해 암흑에너지, 암흑물질, 외계행성 집단을 연구한다. 우주 전체의 거주 가능한 행성을 모두 세는 임무는 아니다.

개발 중인 거주가능세계관측소(HWO)는 지구와 비슷한 외계행성과 가능한 생명활동 징후 등을 연구하려 한다. 계획에서는 모항성의 빛을 억제하는 첨단 코로나그래프가 강조된다. 외부 별빛 가림막도 개념 연구 대상이지만 관측소의 확정된 구성 요소는 아니다. 가능한 생명활동 징후는 신중하게 해석해야 하며, 그 자체만으로 생명체의 존재를 입증하지 않는다.

이 관측소들은 웹과 다른 임무들의 연구를 이어가며 태양계 밖 세계에 관한 지식을 넓힐 수 있다.

주요 항공우주 기업

웹은 중요한 공학적 성과다. 다음은 2023년 기사의 맥락에서 웹에 기여했거나 항공우주 분야에서 큰 비중을 차지하는 기업들이다.

*표의 수치는 2023년 기사에 실린 과거 시점의 자료이며 해당 금액은 미국 달러 기준이다. 삽입된 주가와 차트는 별도로 갱신될 수 있다. 음수 주가수익비율(P/E)은 양의 이익에 근거한 일반적인 가치평가 배수처럼 해석할 수 없다.*

1.  Northrop Grumman Corporation

NOC 가격 차트

Northrop Grumman (NOC )은 미국의 항공우주·방위 기술 기업이다. 전신인 그루먼을 통해 아폴로 달착륙선으로 이어지는 역사를 갖고 있다. 웹의 주계약업체였으며 아르테미스에 기술을 제공했다. 공공·민간 고객을 위한 우주선과 위성 부품을 제작하고 위성 서비스, 우주 물류, 추진 시스템 분야에서도 활동한다.

2. Lockheed Martin Corporation

LMT 가격 차트

Lockheed Martin (LMT )은 아르테미스의 지구 저궤도 밖 임무를 위한 오리온 우주선을 제작하는 안보·항공우주 기업이다. 화성 착륙선과 궤도선을 제작했으며 탐사차 임무용 보호 구조물인 에어로셸도 공급했다. 모든 탐사차를 통째로 제작했다는 뜻은 아니다. 군사·과학·상업용 위성, 통신 시스템, 미사일 방어 기술도 개발한다.

3. Boeing Company

BA 가격 차트

보잉은 수십 년간 우주 프로그램에 참여해 왔다. 아폴로용 새턴 V의 1단을 제작했고 국제우주정거장(ISS)의 건설과 지원에 기여했다. NASA의 상업용 유인우주선 프로그램에서는 우주비행사를 ISS로 왕복 수송할 CST-100 스타라이너를 개발하고 있었다. 이는 2023년 당시 프로그램에 관한 설명이며 정기 운항을 보장한다는 뜻은 아니다. 보잉은 지구 저궤도 밖 임무를 위한 우주발사시스템(SLS)에도 참여한다.