태양계의 일곱번째 행성인 천왕성의 자전주기가 기존 측정치보다 28초 길다는 것이 밝혀졌다. / NASA

17시간 14분 52초. 태양계의 일곱 번째 행성인 천왕성(Uranus)의 하루 길이다. 한번의 완전한 회전에 걸리는 시간이다. 그동안 지구에서 알고 있던 시간보다 28초 길어졌다. 무슨 일이 일어난 것일까.

그동안 우리가 알고 있던 천왕성의 하루 길이는 17시간 14분 24초였다. 이 수치는 거의 40년 전 미국 항공우주국 NASA의 보이저 2호 우주선의 추정치를 기준으로 한 것이다. 그런데 과학자들이 최근 천왕성의 한바퀴 회전 시간을 다시 계산해 공개했다. 

프랑스 파리천문대 소속 로랑 라미가 이끈 국제 천문학자팀이 천왕성의 회전 주기를 새로 밝혀냈다. 스페이스닷컴의 현지시간 7일 보도에 따르면, 이 연구와 분석에는 허블 우주 망원경의 2011년부터 2022년까지 관측 데이터 10년치가 사용됐다.

보이저 2호는 1986년 1월 천왕성을 탐사한 최초이자 현재까지 유일한 우주선이다. 천문학자들은 당시 데이터를 바탕으로 '얼음 거인 행성(천왕성)'의 회전 주기를 17시간 14분 24초로 추정했다. 천왕성의 자전 주기는 지구보다 짧지만 태양을 한 바뀌 도는 공전 주기는 약 84년에 이른다. 워낙 멀리 떨어져 있기 때문이다. 

천왕성과 역동적인 오로라 활동을 보여주는 세 개의 패널. / ESA·Hubble, NASA, L. Lamy, L. Sromovsky 

회전 주기 추정에는 연한 청록색 행성의 오로라에서 방출되는 라디오 신호와 자기장 측정이 사용됐다. 이 같은 수치가 천왕성의 좌표를 계산하고 표면을 매핑하는 바탕이 됐다. 보이저 2호 데이터에 기반한 초기 추정은 천왕성의 경도에서 180도 오류를 일으켰다. 그 결과 불과 몇 년 만에 마치 자기축이 사라진 것처럼 보일 정도로 초기 예측과 실제 관측이 크게 달랐다.

국제연구팀은  허블 우주 망원경 데이터를 사용해 천왕성 오로라의 움직임을 추적했다. 10년이 조금 넘는 기간 동안 오로라의 이동을 추적함으로써 행성의 자기 극을 정확히 찾아냈다. 그 결과 회전 주기를 더 정확히 추정할 수 있었다.

라미는 "허블의 지속적인 관측이 결정적이었다"며 "풍부한 데이터가 없었다면 주기적인 신호를 정확히 감지하는 것은 불가능했을 것"이라고 발표했다. 연구자들은 이 방법이 자기장과 오로라가 있는 모든 천체의 회전 속도를 측정하는 데 사용될 수 있다고 설명했다. 

천왕성 회전 주기의 업데이트된 추정은 얼음 거인 행성에 훨씬 더 신뢰할 수 있는 좌표계를 제공했다. 새로운 연구에 따르면, 이는 향후 임무가 더 정교한 데이터를 제공할 때까지 수십 년간 정확성을 유지할 것으로 예상된다. 개선된 추정은 천왕성으로의 미래 임무를 계획하는 데 유용하다. 특히 궤도 탐사와 적합한 대기 진입 지점을 선택하는 데 도움이 된다고 연구팀은 덧붙였다. 

7일자 '네이처 천문학(Nature Astronomy)' 저널에 실린 연구 결과는 허블의 발사 35주년을 몇 주 앞두고 나왔다. 허블은 1990년 4월 24일 NASA의 우주 왕복선 디스커버리호로 발사돼 궤도에 배치됐다.