태양 경계 처음으로 맵핑하는데 성공했다

태양은 코로나라는 고온 플라스마를 분출하고 있으며 이 코로나에 대해 태양 자력이 작용하지 않게 되어 태양풍으로 바뀌는 경계는 알벤 표면이라고 불린다. 새롭게 미항공우주국 나사(NASA) 태양 탐사선인 파커 솔라 프로브 등 데이터를 이용해 태양 자력이 미치는 경계를 맵핑하는 데 성공했다.

2018년 발사된 나사 파커 솔라 프로브는 2021년 처음으로 태양 대기 외층인 코로나에 도달한 이후 반복적으로 태양에 접근해 귀중한 과학 데이터를 지구로 전송하고 있다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터(CfA) 천체물리학자인 샘 배드먼은 알벤 표면 깊은 곳에서 얻은 파커 솔라 프로브 데이터는 태양 코로나가 왜 그렇게 뜨거운지와 같은 태양 코로나에 관한 큰 의문을 푸는 데 도움이 될 가능성이 있지만 이런 질문에 답하려면 먼저 태양 경계가 어디에 있는지 정확히 알아야 한다고 밝혔다.

천체물리학적으로 천체 경계는 해당 영역 거동을 지배하는 물리학이 변화하는 지점으로 정의된다. 알벤 표면의 경우 태양 자기 영향이 약해져 유출되는 플라스마가 태양과 자기적으로 결합하지 않게 되는 지점이다. 이 알벤 표면을 넘어서면 플라스마 등 물질은 태양으로 되돌아갈 수 없다.

태양 알벤 표면이 어떻게 팽창·수축하고 있는지를 아는 건 지구나 다른 행성과의 상호작용을 이해하고 통신 기술이나 전력망에 태양 등이 미치는 영향을 예측하는 우주 기상 예보에도 중요하다.

연구팀은 파커 솔라 프로브가 태양 대기권 깊숙이 진입했을 때의 데이터와 더 안전한 거리에서 태양을 관측하는 솔라 오비터, 태양과 지구 상호작용으로 중력적으로 안정된 라그랑주점(L1)에 있는 우주 탐사선 3기 데이터를 상호 참조해 태양 알벤 표면을 나타내는 지도를 작성했다.

6년간의 관측에서는 태양 활동이 활발해지면서 알벤 표면 중앙값 높이가 30%나 확대된 것도 나타났다. 분석 결과 파커 솔라 프로브는 태양 부근을 통과할 때 대부분 격렬하게 요동치는 알벤 표면 융기 부분을 스쳤던 것으로 판명됐다. 한편 알벤 표면보다 깊이 잠수한 건 태양 극대기 한가운데 이루어진 2회 접근 시뿐이었던 것도 밝혀졌다.

연구팀은 태양이 활동 주기를 거치면서 태양 주변 알벤 표면 형상과 높이가 커지고 더 뾰족한 형상이 되는 걸 알 수 있다며 이는 예전부터 예측했던 것이지만 이제는 직접 확인할 수 있게 됐다고 언급했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.