NASA의 하늘을 나는 천문대가 명왕성에 대한 비밀을 밝힌 방법

명왕성의 점술

New Horizons 우주선이 포착한 명왕성과 태양의 엄폐는 대기에 대한 새로운 정보를 보여줍니다. 이 경우 명왕성은 푸른 하늘을 가지고 있습니다. 이 이미지는 2015년 10월 8일에 공개된 Ralph/MVIC(Multispectral Visible Imaging Camera)로 촬영되었습니다. (이미지 제공: NASA/JHUAPL/SwRI)





비행기는 이미 뉴질랜드 남서부 해안에서 날아가고 있었는데 칠레의 한 천문학자들이 매사추세츠의 한 과학자들에게 전화를 걸었고, 그들은 비행기에 타고 있던 과학자에게 전화를 걸어 항로를 변경해야 한다고 말했습니다.

비행기는 전형적인 여객기나 화물기가 아니라 적외선 천문학을 위한 성층권 천문대(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)를 의미하는 SOFIA라는 이동식 과학 천문대입니다.

2015년 6월 29일, SOFIA는 하늘에서 움직이는 표적, 즉 왜성 행성 명왕성의 그림자를 쫓고 있었습니다. 약 2분 동안 얼음 세상이 별 앞을 지나갈 것입니다. 이를 가리켜 엄폐(또는 때때로 일식)라고 합니다. 이 이벤트를 관찰하는 것은 명왕성 과학자들에게 놀라운 약속이 되었지만, SOFIA가 그것을 볼 수 있는 정확한 위치에 있어야 한다는 것을 의미했습니다. [ NASA의 하늘을 나는 망원경인 SOFIA에서 촬영한 사진 ]



'명왕성에서 [폐쇄]가 발생하면 별에서 나오는 빛과 명왕성 대기 사이의 상호 작용을 관찰할 수 있으며 실제로 나가서 무슨 일이 일어나는지 볼 필요 없이 지구 기반 측정을 통해 대기에 대해 배울 수 있습니다.' 연구 과학자이자 MIT의 월리스 천체 물리학 천문대 소장인 Michael Person은 기자들에게 이렇게 말했습니다. 제227차 미국천문학회 학술대회 (AAS).

과학자들은 수십 년 동안 명왕성 엄폐를 연구해 왔지만 6월 29일에 있었던 명왕성은 지구에서 왜행성의 대기에 대한 모든 후속 연구에 영향을 미칠 가능성이 있다고 퍼슨은 말했다. SOFIA의 비행 2주 후, New Horizons 탐사선은 명왕성과 가까운 조우를 할 최초의 우주 탐사선이 될 예정이었기 때문입니다. 10년 동안 태양계를 여행한 후 New Horizons는 명왕성 표면에서 7,800마일(12,500km) 이내에 올 것입니다.

지구에 있는 과학자들이 명왕성이 별 앞을 지나가는 것을 관찰할 수 있고 이를 New Horizons가 수백만 마일 떨어진 곳에서 볼 수 있는 것과 비교할 수 있다면 지구에서 보고 있는 것을 더 잘 이해하기 위해 관찰을 비교할 수 있습니다.



'우리는 지난 몇 년 동안 분위기가 어떻게 변해왔는지에 대한 카탈로그와 라이브러리를 구축하고 있습니다.'라고 Person이 말했습니다. '하지만 기본적으로는 원격 감지 응용 프로그램입니다. 비교할 근거가 없었습니다. 뉴 호라이즌이 명왕성 옆을 지나가는 몇 주 동안 별의 엄폐를 얻을 수 있다면 뉴 호라이즌이 현장에서 보고 있는 것과 비교하여 수십 년 동안의 데이터를 보정하고 모든 것을 동일한 기본 기반에 둘 수 있습니다.'

뉴 호라이즌스 데이터와 비교하여 지상 기반 데이터를 확인하는 것의 잠재적 가치는 과학자들이 이 엄폐를 관찰할 수 있는 올바른 위치에 있는 것을 '매우 중요'하게 만들었다고 Person은 말했습니다. 그러나 대부분의 경우와 마찬가지로 말은 실행보다 쉽습니다.

명왕성의 허블 우주 망원경 사진은 지금까지 본 것 중 가장 상세합니다.



명왕성의 그림자 잡기

명왕성 또는 다른 행성체와 배경 별의 정렬은 관찰자의 위치에 따라 다릅니다. 그렇기 때문에 일식(달에 의해 태양이 가려지는 경우)은 지구상의 모든 위치에서 볼 수 없습니다. 6월 29일 엄폐 기간 동안 명왕성의 그림자가 망원경에 나타나지 않았다면 과학자들은 데이터를 수집할 수 없었을 것입니다. 그림자가 태평양 한가운데에 떨어지면 그것을 볼 망원경이 없을 것입니다. 그리고 그림자가 망원경을 통과하더라도 아주 작은 망원경이거나 이런 종류의 천체를 관찰하는 데 적합하지 않은 망원경이었을 것입니다. 그것은 단지 하나의 문제였습니다.

'120초 동안 그림자가 윙윙거리는 것을 관찰하려고 할 때 구름이 낀다면 아무 것도 볼 수 없습니다'라고 Person이 말했습니다. '이러한 엄폐 현상을 관찰하면서 관찰하면서 사건 발생 후 3분 이내에 구름이 몰려드는 경우가 여러 번 있었습니다.'

SOFIA는 이러한 문제의 대부분을 제거합니다. 13,700km(45,000피트)에서 순항할 수 있는 이 전망대는 구름 위로 올라갈 수 있으며 탁 트인 바다를 포함하여 지구상의 거의 모든 위치를 쉽게 비행할 수 있습니다. 과학자들은 모든 종류의 관측 장비를 탑재하여 원하는 관측 유형에 가장 적합한 장비를 가지고 여행할 수 있습니다.

또한 SOFIA는 대부분의 지구 대기권 위에 위치하여 다양한 유형의 천체 관측 중에 자주 발생하는 문제를 방지합니다. 지구의 대기를 통해 우주를 보는 것은 잘못된 처방으로 안경을 통해 보려고 하는 것과 같을 수 있습니다. 어떤 면에서는 말 그대로 빗방울로 가려진 앞유리를 통해 보는 것과 같습니다. 대기의 물이 빛을 산란시키기 때문입니다.

NASA의 그래픽은 명왕성을 보여줍니다.

NASA의 그래픽은 New Horizons 우주선이 본 명왕성의 흐릿한 대기를 보여줍니다. 삽입은 연무 레이어에 대한 자세한 정보를 제공합니다.(이미지 크레디트: 명왕성, 명왕성 신비술, 소피아, 새로운 지평, 명왕성 대기, 명왕성 지상 연구, 왜행성, 명왕성 연무)

막판 코스 변경

6월 29일 오컬트레이션을 위한 올바른 위치를 잡기 위해 Person과 그의 팀은 뉴질랜드 남서부 해안을 가로지르는 길을 전세 냈습니다.

'우리가 출발할 때 그림자가 있을 것으로 예상했던 곳으로 향했습니다. 우리 지상 팀은 칠레의 지상에서 명왕성을 관찰하고 있었고, 칠레의 데이터를 ...로웰(아리조나의 천문대)과 MIT의 팀에 보냈습니다. 점성술로 측정한 다음 SOFIA의 위성 전화로 저에게 전화를 걸었습니다. 그곳에서 우리는 항법사와 빠르게 논의하고 비행기를 원래 비행 계획에서 새 계획으로 옮겼습니다. 그래서 우리는 실시간으로 그림자를 가로챌 수 있었습니다.' 말했다.

새로운 비행 경로는 SOFIA를 그림자 중심의 '몇 킬로미터' 내에 두었고 Person과 다른 과학자들이 기대했던 것을 달성했습니다. 그들의 관찰을 New Horizons가 본 것과 비교함으로써 연무 감지를 확인할 수 있었습니다. 명왕성의 대기에서, 그리고 안개 속 입자의 크기를 연구할 수도 있습니다.

그들은 또한 명왕성 대기의 압력을 측정할 수 있었고 New Horizons의 근접 측정으로 지난 20년간의 측정치를 보정할 수 있었습니다. 과학자들은 오랫동안 명왕성의 대기가 궤도에서 태양으로부터 멀어지면 완전히 붕괴될 것이라고 생각했지만 SOFIA와 New Horizons의 증거에 따르면 명왕성의 대기는 적어도 당분간은 유지되고 있습니다. 그들의 관측은 또한 명왕성 표면 근처의 '바람에 의한 영향'을 드러낼 수 있다고 Person은 말했다. SOFIA의 비행은 명왕성의 대기에 대한 이해를 높이는 데 기여했습니다.

이중 관찰의 가치는 몇 년 동안 계속될 것이라고 Person은 말했다. New Horizons는 다시 명왕성 옆을 날지 않을 것이지만 과학자들은 해마다 엄폐를 관찰하고 명왕성의 변화하는 대기를 주시할 수 있습니다. 그리고 이제 그들은 지구에서(또는 지표면에서 45,000피트 높이의 비행기에서) 관찰한 내용이 실제로 명왕성에서 일어나는 일과 어떻게 비교되는지 알고 있습니다.

'SOFIA는 이러한 종류의 별의 신비주의 행사를 위한 이상적인 플랫폼입니다.'라고 Person이 말했습니다.

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