사상 최고 화질 ‘태양 표면’ 영상 공개

사상 최고 해상도 태양 망원경으로 '태양 표면'을 영상으로 촬영하는 데 성공했다.
 
미국 국립과학재단(NSF)은 하와이 마우이섬에 건설한 ‘대니얼 K. 이노우에 태양 망원경(DKIST, Daniel K. Inouye Solar Telescope)’으로 촬영한 태양표면의 사진과 영상을 1월 29일(현지 시각) 공개했다. 촬영은 지난해 12월 10일에 이루어졌다.

▲대니얼 K. 이노우에 태양 망원경(DKIST)이 촬영한 태양 표면 이미지. 출처: NSO / AURA / NSF.

공개된 영상을 보면 마치 작은 세포들이 모인 것처럼 보이지만 세포 하나 크기는 한반도 약 3배다. 세포가 꿈틀거리는 것처럼 보이는 모습은 태양표면의 플라즈마 대기층이 끓고 있다. 세포 중앙 밝은 부분에서 솟은 플라스마는 표면에서 식어 대류 과정을 거쳐 검은 선을 따라 밑으로 가라앉는다.

거의 6,000C(10,800F)까지 과열된 플라즈마 기둥은 각 곡물의 중앙에 밝은색으로 나타난다. 이는 태양 내부에서 표면으로 열이 격렬하게 방출되는 진원지다. 플라즈마가 식으면서 이웃한 과립들 사이의 좁고 그늘진 통로를 통해 표면 아래로 다시 내려간다.

이 복잡한 수준의 세부사항은 태양의 행동에 대한 이해를 높이고 그 활동 주기를 더 정확하게 예측할 수 있게 해준다.

지구에서 가장 가까운 항성인 태양은 초당 약 500만 톤의 수소가 연소하는 거대한 원자로다. 태양 활동은 약 50억 년 동안 타오르고 있다. 또한 앞으로 45억년 후까지 지속될 것으로 추정하고 있다.

지구는 태양에서 발산되는 빛에 의해 생명이 활동하고 있다. 하지만 태양 대기에서 발생하는 수소폭탄 수천만 개에 해당하는 격렬한 폭발 현상인 ‘태양 플레어(Solar flare)’의 강력한 자기폭풍은 통신시스템 및 라디오 전파, 위치측정시스템(GPS) 등을 교란 또는 마비시킨다. 실제로 베트남 전쟁 당시 바다에 설치한 '기뢰(Naval mine)'가 태양 플레어로 인해 폭발한 적도 있다. 

이처럼 우리 삶에 막대한 피해를 유발할 수 있는 태양 활동의 연구 필요성이 제기되어 왔다.

▲대니얼 K. 이노우에 태양 망원경(DKIST). 출처: NSO

미국국립태양천문대(US National Solar Observatory)인 하와이 마우이섬의 할레아칼라 (Haleakala)산 해발 3000미터 정상에 반사경 지름 4미터의 세계 최대 태양망원경 DKIST를 설치했다. DKIST는 태양에 초점을 맞출 때 집광으로 발생하는 방대한 열을 식히기 위해 야간에 생성한 얼음을 이용한 냉각시스템과 100개 이상의 풍랭(wind cooling) 장비 등이 탑재돼 있다. 

올해 하반기에는 과학자들이 태양 표면에서 외부 대기까지 자기장을 측정할 수 있게 해주는 관측소의 전체 도구 모음을 온라인으로 제공될 예정이다. 

NSF는 "우리 인류는 태양이 만들어내는 우주 날씨에 대한 이해는 지구 날씨에 비해 50년 이상 뒤처져 있다. 우리는 DKIST를 통해 우주 날씨의 기초 물리학을 연구할 계획"이라며 "태양 활동에 대한 이해가 진전되면 태양 플레어 발생을 현재보다 빨리 감지할 수 있게 된다. 이는 지구 전파 관련 중요 인프라 보호 등에 대처할 시간을 벌 수 있다"고 밝혔다.

태양 플레어나 코로나 질량 방출(CME, Coronal mass ejection)은 지구 주변의 우주 기상에 아주 큰 영향을 미친다. 우주선 및 우주인에 방사선 피해와 대기의 이온화를 증가시켜 단파 무선통신에 영향을 미친다. 또한 저궤도 인공위성을 끌어당겨서 궤도 축소를 야기한다. 

태양플레어는 양성자폭풍이라고 알려진 일련의 고에너지 입자의 흐름을 생성한다. 양성자는 인체를 통과하며, 생화학적인 피해를 입힌다. 대부분의 양성자폭풍은 관측으로부터 지구에 도착하기까지 2시간 이상이 걸린다. 하지만 2005년 1월 20일 있었던 태양플레어는 지금까지 관측된 최고 양성자 분출이었으며, 지구에 도달하는 데 단 15분밖에 걸리지 않았다.

특히 태양플레어 및 코로나질량방출에 의한 방사선 위험은 화성이나 달에 사람이 직접 탐사하러 갈 경우에 중요한 논제 중 하나다. 하지만 앞으로는 DKIST를 통해 48시간 전에 신속한 파악이 가능해질 것으로 기대된다.

김민중 기자 itnews@