통신 장애 유발하는 ‘느린 태양풍’ 원인 찾았다

태양 탐사선 ‘솔라 오비터’ 관측 데이터 활용
자기장 영향, 태양풍 특성 예측도 가능

미 항공우주국(NASA·나사)과 유럽우주국(ESA)이 공동 개발한 태양 탐사선 솔라 오비터. 영국 연구진은 시속 500㎞ 이하로 움직이는 '느린 태양풍'이 닫힌 자기장과 열린 자기장이 만나는 지역에서 만들어진다는 것을 이온 분석으로 확인했다./유럽우주국

과학자들이 태양풍의 속도가 태양 자기장의 패턴에 따라 결정된다는 사실을 밝혀냈다. 태양풍은 태양에서 전기를 띤 이온 입자들이 뿜어져 나오는 현상이다. 태양풍은 지구에 도달해 통신 장애나 위성항법장치(GPS) 신호를 교란하기도 한다. 이번 연구 결과는 태양풍의 방출 과정을 이해하고 지구에 미칠 피해를 예측하는 데 도움이 될 전망이다.

스티븐 야들리 영국 노섬브리아대 교수가 이끄는 연구진은 28일 국제 학술지 ‘네이처 천문학’에 태양의 주변에서 만들어지는 자기장에 의해 느린 태양풍이 만들어진다는 연구 결과를 발표했다.

태양 활동이 활발해지면 태양풍도 강해지며, 지구 대기 환경에 큰 영향을 미친다. 태양 활동이 활발해지는 태양 극대기가 올해부터 시작됐다. 태양풍은 속도에 따라 시속 500㎞ 이하로 흐르는 ‘느린 태양풍’과 그 이상의 속도로 흐르는 ‘빠른 태양풍’으로 구분된다.

연구진은 상대적으로 정보가 부족한 느린 태양풍을 연구했다. 먼저 태양 탐사선 ‘솔라 오비터(Solar Obiter)’의 관측 데이터를 활용해 태양풍의 기원을 추적했다. 솔라 오비터는 미 항공우주국(NASA·나사)과 유럽우주국(ESA)이 함께 개발해 2020년 2월 발사한 태양 탐사선이다.

연구진은 솔라 오비터에서 태양풍 이온을 측정하는 장비인 ‘중(重)이온 센서(HIS)’ 데이터를 분석했다. 태양풍은 발생 지점에 따라 고유한 중이온 조합을 갖는 만큼 이를 분석하면 정확한 발생 위치를 알 수 있다. 그 결과, 느린 태양풍은 닫힌 자기장과 열린 자기장이 만나는 지점에서 발생하는 것으로 확인됐다.

태양은 강한 자기장을 방출한다. 자기장 선의 양쪽 끝이 태양과 연결돼 있으면 닫힌 자기장, 한쪽만 태양에 연결돼 있으면 열린 자기장이라고 부른다. 연구진은 자기장이 태양풍을 가속하는 고속도로 역할을 한다고 비유했다. 열린 자기장이 있는 지역에서 만들어진 태양풍은 자기장을 따라 빠른 속도로 이동할 수 있다. 반면 닫힌 자기장에 갇혀 있다가 자기장선이 끊어지는 순간에 태양풍이 방출되면 이동 속도가 빨라지지 못한다는 것이다.

이번 연구 결과를 활용하면 태양풍의 발생 원인을 명확히 찾고 발생 주기를 예측하는 데 활용할 수 있을 것으로 연구진은 기대했다. 11년 주기로 돌아오는 태양 극대기에는 태양풍으로 인한 통신 두절, GPS 교란이 발생할 수 있어 태양폭풍 경보가 발효되기도 한다. 지난 11일 미국 해양대기청(NOAA)은 최고 수준의 경보인 ‘G5′를 발령했다.

야들리 교수는 “솔라 오비터 뿐 아니라 나사의 파커 태양 탐사선 데이터를 활용해 느린 태양풍에 대한 연구를 이어갈 예정”이라며 “태양풍이 발생하는 지역에 따라 특성을 예상할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

참고 자료

Nature Astronomy(2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-024-02278-9

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