토성 자전주기 밝혀졌다

카시니 자료 분석 결과
10시간33분38초로 확인

이 사진은 2016년 5월 토성에서 300만km 떨어진 거리에서 찍은 사진들을 조합한 것이다. 나사 제트추진연구소 제공

태양계의 오랜 숙제 가운데 하나였던 토성의 자전 주기에 대한 의문이 해결됐다. 미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소는 토성 탐사선 카시니(Cassini)가 보내온 데이터를 분석한 결과 토성의 하루는 10시간33분38초로 확인됐다고 18일(현지시간) 발표했다.

태양계의 8개 행성 가운데 유일하게 고리를 갖고 있는 토성은 지구나 화성과는 다른 가스 행성이다. 따라서 자전 주기를 추적할 기준 지표로 삼을 수 있는 단단한 지표면이 없다. 토성의 자기장도 자전주기를 계산하는 데 방해가 됐다. 이에 따라 과학자들은 그동안 자전주기에 대해 정확한 결론을 내리지 못했다.

이번에 자전 주기의 비밀을 풀어준 열쇠는 토성의 고리 안에 있었다. 미 UC산타크루즈대 천체물리학과 대학원생인 크리스토퍼 맨코비치는 이 카시니가 보내온 고리 관측 자료를 분석한 결과, 고리 안의 입자가 토성 내부의 진동에 반응하는 것을 확인했다. 이는 마치 지진계가 지각의 진동에 맞춰 움직이는 것과 같은 방식이다. 토성이 자전하면 그에 따라 중력장에 변화가 생기고, 이어 토성의 고리 입자들도 중력장의 진동에 따라 움직인다. 고리 안의 특정 위치에서 이 진동을 포착하면 측정 가능한 패턴이 발견되는데 이 패턴의 반복주기가 바로 토성의 자전주기가 된다.

맨코비치가 이번에 계산한 토성 자전주기는 과거 보이저가 보낸 자료를 토대로 계산한 자전주기 10시간39분23초보다 약간 빠르다. 카시니의 자료를 토대로 맨코비치 이전에 추정했던 자전 주기는 10시간36분~10시간48분이었다. 토성의 공전주기는 29년이다.

1997년 발사된 카시니는 2017년 9월 연료 고갈과 함께 임무를 종료하고, 토성 대기로 빨려들어가 산화했다. 이번 연구 결과는 <천체물리학저널>(strophysical Journal) 17일자에 발표됐다.

곽노필 선임기자 [e-mail], ▶곽노필의 미래창 바로가기