조금씩 밝혀지는 태양풍의 비밀

태양에 접근하는 관측 탐사선 파커태양탐사선(Parker Solar Probe)이 첫 번째 두 차례 접근 관측을 통해 얻은 대량 데이터를 바탕으로 한 연구 논문이 학술지 네이처에 게재됐다. 이 논문은 태양풍이 태양 회전과 어떻게 관계하고 있는지에 대해 다룬 것이다.

미 항공우주국 나사(NASA)에 따르면 파커태양탐사선은 두 차례 저공 비행으로 태양에 2,400만km까지 접근해 태양풍 행동에 관한 새로운 발견을 했다. 예를 들어 태양풍 자기장 방향이 반전하는 스위치 백이라는 현상은 수성 궤도보다 태양 측에서 발생하고 있다는 걸 발견했다. 몇 분 밖에 따르지 않는 현상이지만 관측 기계는 실제로 특정 스위치 백을 통과했다.

지구에서 본 태양풍 방출 방향은 마치 자전거 스포크처럼 태양 주위 방사상으로 나와 있는 것으로 관측된다. 하지만 파커태양탐사선은 태양에 2,400만km까지 접근했을 때 태양풍 방향은 태양 회전에 의한 가로 힘도 더해지고 있다는 걸 관찰했다. 이는 예측보다 훨씬 강한 힘으로 예상보다 일찌감치 방사상으로 전환하는 것으로 나타났다고 한다.

또 파커태양탐사선은 태양풍에 지구로 도달할 수 없는 작은 에너지 입자에 의한 현상과 무게 원소 비율이 높고 희귀한 입자 버스트 현상도 포착했다. 드물게 발생하는 유형으로 생각하고 있지만 실제로는 더 일반적으로 일어나고 있을 가능성도 있다고 한다.

또 태양열이 우주 먼지를 가스로 바꿔 버리기 때문에 태양에 가까운 곳에선 먼지가 없는 1,130만km 거리에서 먼지가 관측되기 시작하는 것도 확인했다. 1세기 정도 전부터 예상되던 일이지만 실제로 확인한 건 이번이 처음이다. 과학자들은 태양에서 200만∼300만 마을 범위는 정말 먼지가 없는 영역일 것으로 생각하고 있다.

이런 발견은 태양풍이 발생하는 이유와 수명을 알 수 있다고 보여지는 태양 감속 비율, 우주 기상이라고도 할 수 있는 입자 영향 등에 대해 지금까지 인류의 이해를 바꿀 수 있다. 관측선은 2020년 9월부터 태양에 근접한 정말 먼지가 없는 영역을 접근 관측할 예정이다.

참고로 2020년에는 유럽우주국 ESA의 태양 궤도 관측선 솔라 오비터(Solar Orbiter)도 태양풍이 태어난 가속 구조 해명에 나선다. 파커태양탐사선은 태양에서 600만km까지 접근해 코로나라는 태양 바깥쪽 가스층을 가까이에서 관찰할 예정이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.