엄폐 현상 활용한 NASA, 천왕성 대기 고도별 정밀 분석 성공

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• 엄폐 현상 활용해 성층권 구조 및 고리 정보 획득

2025년 4월, 천왕성이 약 400광년 떨어진 별 앞을 지나며 '엄폐 현상'이 발생했다. NASA는 이 정렬을 활용해 천왕성 대기에서 별빛이 굴절되는 과정을 관측했고, 이를 통해 고도별 온도와 압력 구조를 정밀하게 측정했다. 이번 관측은 1996년 이후 처음으로 수행된 대규모 천왕성 대기 분석 캠페인이었다.

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엄폐 현상을 통한 대기 분석

엄폐 현상은 외행성이 지구에서 볼 때 먼 별 앞을 통과하며 그 별빛을 가리는 천문 현상이다. 이때 별빛은 행성의 대기를 통과하면서 굴절되고, 밝기가 점진적으로 감소했다가 다시 증가하는 ‘빛의 곡선(light curve)’을 형성한다. NASA는 이 빛의 곡선을 고도별로 분석함으로써, 천왕성 성층권의 온도, 밀도, 압력 분포를 수치화했다.

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이번 관측은 ‘2025 천왕성 엄폐 캠페인’으로 명명됐으며, 북미 서부에서 약 1시간 동안 진행됐다. NASA 랭글리 연구소가 주도한 이번 프로젝트에는 18개 지상 관측소와 30여 명의 과학자가 참여했다. 시차 기반의 다중 관측 데이터는 고도별 굴절 특성과 시간 축에 따른 대기 투명도 변화를 정밀하게 추적할 수 있게 했다.

 

 

 

제임스 웹 우주망원경의 근적외선 카메라(NIRCam)가 촬영한 천왕성. 계절에 따라 형성된 북극 대기 구조와 희미한 내측·외측 고리, 그리고 27개 위성 중 9개가 함께 포착됐다. [사진=NASA/ESA/CSA/STScI]

 

 

고정밀 예측과 다중 관측의 효과

NASA는 본 관측에 앞서 2024년 11월, 일본, 태국, 인도에서 사전 엄폐 관측을 실시해 장비 보정과 예측 정확도를 향상시켰다. 이 사전 데이터는 2025년 본 관측에서 천왕성의 위치를 125마일 이내로, 엄폐 시각을 초 단위로 예측하는 데 기여했다.

다중 지상 관측소에서 동시에 데이터를 수집하고 통합 분석한 이번 사례는, 탐사선 없이도 원거리 외행성의 대기 구조와 고리 특성을 고해상도로 분석할 수 있음을 실증했다.

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이는 천왕성과 같은 접근이 어려운 행성을 정밀하게 연구할 수 있는 새로운 방법론을 제시한 사례로 평가된다.

 

 

 

엄폐 현상 활용해 성층권 구조 및 고리 정보 획득

 

 

천왕성은 수소와 헬륨 중심의 상층 대기와 메탄, 암모니아 등으로 구성된 저온 유체 내부를 가진 얼음형 행성으로, 고체 표면은 존재하지 않는다. 총 13개의 고리를 갖고 있으며, 이번 관측을 통해 고리의 미세 구조뿐 아니라 성층권의 온도 역전 현상과 고온 분포, 에너지 수송 경로에 대한 정밀한 데이터도 확보됐다.

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NASA는 이를 바탕으로 천왕성 대기의 열역학 모델을 개선 중이며, 항공기 및 우주 기반 관측 자산을 활용한 후속 탐사도 검토하고 있다. 다음 주요 엄폐 현상은 2031년에 발생할 예정이다.

 

 

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