[과학을읽다]'오로라·위성 고장'…초강력 태양풍 원인 찾았다

독일 막스플랑크 태양계연구소
ESA 태양궤도선 관측 결과 분석
초가열된 가스의 소규모 폭발이 태양풍 원인

태양은 엄청난 속도와 많은 입자를 가진 태양풍(Solar wind)을 내뿜는다. 지구에 도달한 태양 자기장·방사선과 입자들은 오로라의 원인이 되고 때론 위성이나 통신망을 마비시킬 정도로 큰 영향을 미친다. 과학자들이 이같이 강력한 태양풍의 원인을 밝혀냈다.

유럽우주청이 발사한 태양 궤도선. 사진 출처=ESA

독일 막스 플랑크 태양계연구소는 지난 24일 국제학술지 사이언스(Science)에 게재한 논문을 통해 태양 표면에서 초가열된 가스들의 소규모 폭발이 작은 분자들을 초속 수백 킬로미터의 속도로 가속해 태양풍을 일으키는 것으로 추정된다고 밝혔다.

연구팀은 유럽우주청(ESA)이 발사한 태양 궤도선(Solar Orbiter)이 관측한 결과를 이용했다. 연구팀은 태양 대기에서 새로운 형태의 강력한 가스 분출을 발견해 '피코플레어 제트(picoflare jets)'라는 이름을 붙였다. 피코는 약 10의12승(1조)을 의미하는 단위다. 태양이 뿜어낼 수 있는 최대 규모의 플레어의 약 1조분의1 만큼의 에너지를 갖고 있었기 때문에 붙은 이름이다.

ESA의 태양 궤도선은 지난해 3월 태양 남극을 지나면서 이같은 피코플레어 제트를 포착해 고해상도 이미지를 만드는 데 성공했다. 태양에서 고작 4500만km 떨어진 거리였다. 태양에서 가장 가까운 행성인 수성보다도 가까운 거리였다. 이를 보면 길이가 수백킬로미터에 달하는 어두운 줄무늬가 나타났다가 20~100초 후 사라지는데 바로 피코플레어 제트다. 잠깐의 폭발이지만 미국의 가정 3000~4000개에서 1년간 소비되는 전력량과 맞먹는 에너지를 내뿜는다.

연구팀은 이같은 소규모 가스 분출 현상으로 인해 태양 외부로 물질들이 분출되는 것으로 추정했다. 많은 수의 입자를 우주로 밀어내 강력한 태양풍을 촉발하는 원인이라는 것이다. 연구팀은 또 섭씨 100만도에 달하는 태양 플라스마의 자기장 교란 현상에 의해 이같은 가스 분출 현상이 발생한다고 봤다.

연구팀의 락시미 프라딥 치타 연구원은 "하나의 코로나 홀에서 피코플레어 제트 현상을 발견했는데, 이는 태양 전체의 어느 곳에서도 있을 수 있다는 얘기"라며 "만약 그렇다면 태양 전체에서 발생하는 작은 플레어들이 태양풍에 충분한 자원을 공급하고 있다는 가설이 가능하다"고 설명했다.

이번 연구 결과는 미 항공우주국(NASA)이 발사한 파커 태양 조사선(Parker Solar Probe mission)이 보내온 관측 결과와도 일치한다. 지난 3월 파커 태양 조사선은 태양 대기의 하층에서 작은 가스 분출 현상들을 발견했는데, 이것들도 역시 태양풍에 에너지를 공급하는 것으로 추정됐었다. 댄 시튼 사우스웨스트연구소 태양물리학 연구원은 "이같은 관측 결과들은 태양의 활동에 기여하는 많은 현상들의 그림을 그려 가는 데 도움이 되고 있다"고 말했다.

한편 현재 태양은 약 11년의 활동 주기 중 최고조의 시기에 이미 도달했거나 접근하고 있는 중이다. 태양 표면에 많은 흑점이 생기고 있으며 방사선을 동반하는 대규모의 플레어도 잦다. 지난 7월부터 이달까지 최고 등급인 X-클래스급의 태양 플레어가 3회나 발생했다. 특히 지난 7일의 태양 플레어는 위성위치정보시스템(GPS)에 지장을 초래할 정도로 강력한 방사선을 내뿜었다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr