막심해(莫心海)
【정견망】
2011년 1월 28일 자 사이언스 데일리(Science Daily)의 보도에 따르면, 지난해(2010년) 8월 1일 태양 표면의 절반에 달하는 영역에서 동시에 자기 폭풍이 발생했다. 태양의 필라멘트가 끊어지며 폭발했고, 그 충격파가 태양 표면 전체를 가로질렀으며, 수십억 톤에 달하는 고온의 가스가 우주 공간으로 직분출되었다. 천문학자들은 자신들이 태양 역사상 전례 없는 대폭발을 목격했으며, 이 사건이 태양 활동에 대한 기존의 관념을 깨뜨렸을지도 모른다고 직감했다.
미국 캘리포니아주 팰로앨토에 위치한 록히드 마틴 태양·천체물리학 연구소(LMSAL)의 카렐 슈라이버(Karel Schrijver) 박사는 “8월 1일에 발생한 태양 폭발은 우리의 눈을 번쩍 뜨이게 했다”며, “우리는 태양 폭풍이 우리의 상상을 초월하는 초거대 규모의 ‘글로벌 사건’이 될 수 있음을 보았다”고 말했다.
지난 3개월간 슈라이버 박사는 동료 태양물리학자인 알란 타이틀(Alan Title) 박사와 협력하여 이 ‘대폭발’ 당시 실제로 어떤 일이 일어났는지 규명하기 위해 매진해 왔다. 이번 태양 활동의 전 과정은 미 항공우주국(NASA)의 태양활동관측위성(SDO)과 일해관계관측위성(STEREO)에 의해 상세히 기록되었다.
태양에서 일어나는 폭발은 국지적이거나 고립된 사건이 아니다. 오히려 태양 활동은 자기장을 통해 놀라울 정도로 먼 거리까지 서로 연결되어 있다. 태양 플레어, 충격파, 코로나 질량 방출(CME) 등은 수만 리 떨어진 곳에서 동시에 폭발하며 눈이 부실 정도로 격렬한 ‘합주’를 연출할 수 있다.
타이틀 박사는 “태양 폭발을 예측하기 위해 이제는 고립되고 국지적인 자기장 활성 지역만 바라보아서는 안 된다”며, “우리는 사실상 태양 표면 거의 전체의 자기장을 파악해야 한다”고 강조했다. 이러한 발견은 우주 기상 예보의 난이도를 높이는 요인이 되지만, 동시에 향후 예측의 정확성을 잠재적으로 크게 향상할 수 있는 계기가 된다.
‘지구물리학 연구 저널(JGR)’에 게재될 예정인 논문에서 슈라이버와 타이틀 박사는 이번 대폭발을 태양 경도 180도와 28시간에 걸쳐 발생한 10여 개의 충격파, 태양 플레어, 필라멘트 분출, 코로나 질량 방출 사건으로 세분화했다. 처음에는 이 사건들이 무질서한 결합처럼 보였으나, 이를 태양 자기 도표(Magnetogram) 위에 정밀하게 매핑하자 반전이 일어났다.
타이틀 박사는 그 흥미진진했던 순간을 다음과 같이 묘사했다.
“우리는 모든 주요 코로나 활동들이 광범위한 일련의 시스템 분계선(Separatrices)과 준분계선(Quasi-separatrices)으로 연결되어 있음을 확인했다. 분계선이란 주변 플라즈마 전류의 미세한 변화만으로도 거대한 전자기 폭풍을 일으킬 수 있는 일종의 자기적 결함 지대(Defect zone)를 말한다.”
연구자들은 오래전부터 이 같은 자기적 연결 가능성을 의심해 왔다. 논문은 다음과 같이 적고 있다.
“서로 호응하여 발생하는 플레어(Corresponding flares) 개념은 적어도 75년 전으로 거슬러 올라간다. 때때로 태양 플레어가 팝콘처럼 연쇄적으로 터지는 현상이 관측되기도 했으나, 당시 기술로는 이들 간의 물리적 연관성을 증명할 수 없었다. 통계학적 수치만으로 인과관계를 논증하는 것은 늘 의문의 여지가 많았기 때문이다.”
NASA의 ‘with Star’ 프로젝트 과학자인 리카 구하타쿠르타(Lika Guhathakurta) 박사는 “SDO와 STEREO 위성이 이러한 연구 환경을 완전히 바꾸어 놓았다”고 평가했다. 세 대의 우주선이 합동 작전을 펼치면 태양 표면의 97%를 동시에 모니터링할 수 있기 때문에, 과거에는 추측만 할 수 있었던 연관성들을 연구자들이 직접 눈으로 확인할 수 있게 된 것이다. 실제로 8월에 발생한 대폭발 사건은 지구에서 약 3분의 2를 관측할 수 있었고, 세 대의 관측 위성을 통해서는 거의 전체를 포착할 수 있었다. 게다가 SDO가 측정한 태양 자기장 데이터는 대폭발 속 여러 사건 사이의 직접적인 연결고리를 통계에 의존하지 않고 명백히 밝혀냈다.
하지만 여전히 풀어야 할 숙제는 많다. 슈라이버 박사는 “우리는 여전히 명확한 인과관계를 찾아내기 위해 노력 중이다”라며, “이 사건이 하나의 화산 폭발이 다음 폭발을 순차적으로 일으킨 도미노식 연쇄 반응인지, 아니면 태양 전체의 대대적인 자기장 변동으로 인해 여러 사건이 동시에 터진 것인지 규명해야 한다”고 말했다.
추후 진전된 분석을 통해 숨겨진 트리거 메커니즘이 밝혀질 수도 있다. 현재 연구 팀은 태양 활동의 전 지구적인 본질을 이해하는 데 집중하고 있다. 구하타쿠르타 박사는 “마치 장님이 코끼리를 만지듯 태양의 단일 흑점만 연구하는 것에는 한계가 있다”며, “모든 폭발이 전 지구적 규모로 일어나지는 않겠지만, 태양 활동의 ‘전체성’은 이제 더 이상 무시할 수 없는 영역이 되었다”고 결론지었다.
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/71513