목차
● 망원경 발명 이전의 연구
● 지상 망원경을 이용한 연구
● 전파 망원경을 이용한 연구
목성은 태양계의 다섯 번째 행성이자 가장 큰 행성입니다. 태양 질량의 1,000분의 1배에 달하는 거대행성으로서 태양계에 있는 다른 모든 행성들을 합한 질량의 약 2.5배에 이릅니다. 목성은 토성과 마찬가지로 거대 기체 행성입니다. 목성은 고대 천문학자들에게도 잘 알려져 있었는데 로마인들은 목성에 로마 신화의 신인 유피테르의 이름을 붙였습니다. 동양에서 목성의 명칭은 오행 중 하나인 나무(木)에서 유래되었습니다. 목성은 지구에서 봤을 때 겉보기등급이 -2.94에 이르기 때문에 반사광이 그림자를 형성할 정도로 충분히 밝습니다. 그래서 목성은 밤하늘에서 평균적으로 달과 금성 다음으로 세 번째로 밝은 천체에 해당합니다.
망원경 발명 이전의 연구
목성에 관하여 기록된 첫 번째 관측 자료들은 기원전 7세기에서 8세기 경 바빌로니아의 천문학자들이 작성하였습니다. 고대 중국에서는 목성을 세성(Sui-xing)으로 표기하였습니다. 4세기 경에는 황도 부근의 하늘을 열두 개의 영역으로 나누었는데 여기서 목성은 해마다 한 영역을 통과합니다. 중국의 역사가 시저쭝은 고대 중국의 천문학자인 감덕이 기원전 362년 경에 목성의 위성 중 하나를 나안으로 발견하였다고 주장하였습니다. 그의 주장이 확실하다면 갈릴레오 위성은 갈릴레오가 발견했던 것보다 약 2,000년이나 더 일찍 발견되었음을 의미합니다. 2세기경 헬레니즘 시대의 천문학자인 클라우디오스 프톨레마이오스는 알마게스트를 저술하는 동안 지구에 대한 목성의 운동을 설명하였고 약 4332.38일 또는 11.86년에 해당하는 공전주기를 계산하기 위하여 대원과 주전원에 기반한 천동설 모형을 도입하였습니다. 499년 인도의 수학자 겸 천문학자인 아리아바타 역시 목성의 공전주기를 계산하기 위하여 천동설 모형을 이용하였습니다.
지상 망원경을 이용한 연구
1610년 갈릴레오 갈릴레이는 망원경을 이용해 목성의 가장 큰 네 개의 갈릴레이 위성을 발견하였습니다. 이것은 지구 이외의 다른 행성의 위성에 관하여 망원경을 이용한 첫 번째 관측으로 여겨지고 있습니다. 갈릴레오의 발견 이후 시몬 마리우스가 별개로 목성 주변의 위성을 발견하였으나 그의 발견은 1614년 저서에 기록되기 전까지 발표된 적이 없었습니다. 그러나 마리우스가 붙인 네 개의 위성의 명칭인 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토는 오늘날에까지 사용되고 있습니다. 또한 이 위성들의 발견은 겉보기에 지구를 중심으로 하지 않는 천구운동에 관한 첫 번째 발견이기도 합니다. 이런 발견은 행성의 운동에 관한 코페르니쿠스의 태양중심설이 지지받기 시작하는 중요한 시점이었습니다. 이런 코페르니쿠스의 이론의 지지로 갈릴레오는 종교재판의 위협에 처했었습니다.
1660년대에는 카시니가 새로운 망원경을 이용해 목성의 점들과 다채로운 띠를 발견했으며 목성이 편구 모양, 극 부분이 평평한 것처럼 보인다는 것을 관측하였습니다. 또 카시니는 목성의 자전주기를 측정할 수 있기도 하였습니다. 카시니는 1690년대에 목성의 대기가 차등회전을 겪고 있다는 것을 기록하였습니다.
목성의 남반구에 있는 타원형의 대적점은 아직까지 논란이 있기는 하지만 1664년 로버트 훅과 1665년 지오반니 카시니의 관측 이후부터 관측되어 왔습니다. 하인리히 슈바베는 1831년에 대적점의 상세한 모습을 최초로 그림으로 기록하였습니다.
1665년과 1708년 사이의 여러 가지 관측에 따르면 목성의 적점을 찾을 수 없었다고 합니다. 그 이후 1878년에는 크게 뚜렷해졌으나 1883년과 20세기 초에는 다시 희미해졌습니다.
지오반니 보렐리와 카시니는 목성의 위성이 목성의 앞뒤를 언제 통과하는지 예측할 수 있도록 목성의 위성들의 운동에 관하여 정밀하게 표를 작성하였습니다. 1670년대 목성이 지구에 대하여 태양 반대편에 위치해 있을 때 목성의 위성들이 목성의 앞 뒤를 통과하는 시기가 예측했던 것보다 약 17분이나 늦게 발생한 것이 관측되었습니다. 올레 뢰머는 이를 통하여 관찰이 즉각적이지 않음을 추론하였으며 그 시간차를 이용해 빛의 속도를 측정하였습니다.
1892년 E.E.바드너는 캘리포니아의 릭 천문대의 36인치 굴절망원경을 이용하여 목성의 다섯 번째 위성을 발견하였습니다. 이 위성은 나중에 아말테아라는 이름이 붙여졌습니다. 아말테아는 안시관측을 통하여 직접적으로 발견된 마지막 위성이었습니다.
1932년 루퍼트 빌트는 목성의 스펙트럼에서 암모니아와 메탄의 흡수선을 발견하였습니다.
1938년 백색 폭풍(white oval)이라 불리는 세 개의 고기압성 폭풍이 관측되었습니다. 이들은 수십 년 동안 서로 접근하기도 하였으나 병합은 하지 않았고 대기상의 별개의 현상으로 존재했었습니다. 그러나 1998년 두 개의 폭풍이 병합했고 2000년에는 남은 하나가 흡수되면서 최종적으로 하나의 큰 폭풍, 즉 오벌 BA가 되었습니다.
전파 망원경을 이용한 연구
1955년 버나드 버크와 케네스 플랭클린은 22.2 MHz대역에서 목성에서 오는 전파 폭발 신호를 탐지하였습니다. 이 폭발의 주기는 목성의 자전주기와 일치했는데, 버나드 버크와 케네스 플랭클린은 그런 정보를 통하여 목성의 자전속도를 계산할 수 있었습니다. 목성에서 발생한 전파폭발은 두 가지 형태로 나뉘는데, 수 초 정도까지 지속되는 긴 폭발(long burst, L-burst)과 밀리초 이하로 지속되는 짧은 폭발(short burst, S-burst)이 있습니다.
과학자들은 목성에서 발신된 전파신호가 세 가지 유형으로 나뉜다는 것을 발견하였습니다.
- 데카미터(십 미터 단위의 파장) 전파폭발은 목성의 자전에 따라 변화하고, 목성의 자기장과의 상호작용에 영향을 받습니다.
- 데시미터(센티미터 파장) 전파방출은 1959년 프랭크 드레이크와 하인 흐배텀(Hein Hvatum)이 처음으로 관측하였습니다. 이 신호는 목성의 적도 주변 토러스 형태의 띠에서 발생하는데 목성의 자기장에 가속된 전자의 사이클로트론 복사입니다.
- 열복사는 목성 대기의 열로 인하여 발생합니다.