토성의 이 사진은 지구에서 약 8억 5천만 마일 떨어진 2023년 10월 22일 NASA의 허블 우주 망원경 으로 촬영되었습니다. 아직까지 현역인 허블의 매우 선명한 비전은 링 스포크(ring spoke)라고 불리는 현상을 드러냅니다.
토성의 스포크는 고리와 함께 회전하는 특징이 있습니다. 마치 유령같은 모습으로 토성 주위를 두세 번 회전하는 동안만 지속됩니다. 활동 기간 동안 새로 형성된 스포크가 지속적으로 패턴에 추가됩니다.
1981년 NASA의 보이저 2호(Voyager 2)가 처음으로 링 스포크를 촬영했습니다. NASA의 카시니 궤도선도 2017년에 끝난 13년간의 임무 동안 스포크를 보았습니다.
허블은 스포크가 왔다 갔다 하면서 매년 토성을 계속 관찰하고 있습니다. 이 주기는 거의 10년 전에 시작된 허블의 OPAL (외행성 대기 유산) 프로그램에 의해 포착되었으며, 이 프로그램은 가스로 이루어진 거대 외행성 4개 모두의 날씨 변화를 매년 모니터링하기 위해 시작되었습니다.
허블의 선명한 이미지는 스포크 발현의 빈도가 계절에 따라 결정되며, 2021년 OPAL 데이터에 처음 나타나지만 고리의 아침(왼쪽)에만 나타남을 보여줍니다. 장기간 관찰한 결과 토성의 계절에 따라 스포크의 수와 대비가 달라지는 것으로 나타났습니다. 토성은 지구처럼 자전축을 중심으로 기울어져 있으며 계절은 약 7년 동안 지속됩니다.
OPAL 프로그램 수석 과학자인 NASA 고다드 우주 비행 센터의 에이미 사이먼(Amy Simon)은 "우리는 최대 스포크 활동이 예상되는 토성 춘분점을 향해 가고 있습니다. 앞으로 몇 년 동안 더 높은 빈도와 더 어두운 스포크들이 나타날 것입니다"라고 말했습니다.
올해에는 이 스포크 활동이 최대로 진행되어 동시에 행성 양쪽에 나타납니다. 토성에 비해 작아 보이지만 길이와 너비는 지구의 지름보다 더 길어질 수 있습니다!
또한 에이미 사이먼은 스포크의 주요 이론을 "스포크가 토성의 강력한 자기장에 묶여 있고, 스포크를 제공하는 자기장과 태양의 상호 작용이 있다는 것” 이라고 설명했습니다.
토성의 춘분점 근처에 있을 때 행성과 고리는 태양으로부터 덜 기울어집니다. 이 타이밍에는 태양풍이 토성의 거대한 자기장을 더욱 강하게 공격하여 스포크 형성을 강화할 수 있습니다.
과거부터 행성 과학자들은 이러한 상호 작용으로 생성된 정전기력이 고리 위로 먼지나 얼음을 공중에 띄워 스포크를 형성한다고 생각하지만, 수십 년이 지난 후인 지금까지도 스포크를 완벽하게 예측하는 이론은 없습니다. 지속적인 허블 관측은 결국 미스터리를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.