쩡쯔헝(曾子衡)
【정견뉴스】
미국 항공우주국(NASA) 태양활동관측위성(Solar Dynamics Observatory, SDO)이 우주에서 촬영한, 금성이 태양 표면을 통과하는 ‘금성 일면통과(The Transit of Venus)’의 초고해상도 영상. (SDO/NASA via Getty Images)
태양의 활동 주기(solar cycle)는 과학자들 사이에서 흔히 태양의 ‘심장박동(Heartbeat)’으로 비유되곤 하는데, 이 박동이 지난 40년 동안 이상 변화를 겪어왔다. 과학자들은 최근 관측을 통해 태양이 이전과는 다른 새로운 작동 모드로 진입하고 있을 가능성이 있다고 밝혔다.
영국 버밍엄 대학교의 천체물리학자 빌 채플린(Bill Chaplin)은 태양 내부의 활동을 탐측하기 위해 버밍엄 태양 진동 네트워크(BiSON)의 데이터를 분석했다. 이 네트워크는 전 세계에 분산된 6개의 원격 태양 관측소로 구성되어 있으며, 1976년 이래로 태양 진동 데이터를 지속적으로 수집해 왔다. 연구 팀은 약 40년간의 도플러 속도 데이터(Doppler velocity data)를 분석함으로써 태양에 전례 없는 변화가 나타났음을 확인했다.
연구원들은 태양 내부의 ‘p-모드 진동(p-mode oscillations)’을 분석했다. 이러한 진동은 음파가 태양 내부에서 전파되는 것과 같아서, 태양이 마치 하나의 거대한 열핵 종(massive thermonuclear bell)처럼 ‘공진’을 일으키게 만든다.
태양 내부의 서로 다른 깊이별 활동을 평가하기 위해, 연구 팀은 저주파, 중주파, 고주파 등 세 가지 진동 주파수 범위를 분석했다. 그 후 이 데이터를 태양 외부의 두 가지 지표인 ‘흑점의 수와 면적’, 그리고 ‘태양 전파 복사 강도’와 대조하여 내부와 외부의 활동이 일치하는지 비교했다.
연구 결과 한 가지 흥미로운 현상이 나타났다. 태양의 표면 활동은 예상보다 약해졌으나, 내부의 고주파 진동은 오히려 더 강해져 초기 태양 주기의 특징을 보인 것이다. 채플린은 과학계에서 이러한 발견이 이루어진 것은 이번이 처음이라고 밝혔다.
끓는 물처럼 격렬하게 요동치는 태양 내부
태양은 양극을 가진 하나의 막대자석과 같다. 태양은 주로 고온의 대전된 플라스마로 구성되어 있으며, 이 플라스마들이 지속적으로 요동치고 흐르면서 자기장을 생성한다. 태양 내부가 마치 끓는 물 한 냄비처럼 격렬하게 흐르는 데다가, 과학계에서 ‘차등 자전(Differential rotation)’이라 부르는 특성(적도 부근의 자전 속도가 양극보다 더 빠른 현상)이 더해져 자기장이 끊임없이 잡아당겨지고 뒤틀리며 더욱 복잡해진다. 결국 이는 태양의 남북 자기극이 뒤바뀌는 현상으로 이어진다. 통상적으로 평균 11년 길이의 매 태양(흑점) 활동 주기(Schwabe cycle)마다 자기극은 한 번씩 뒤집힌다.
반면, 한 차례의 완전한 자기장 순환(원래의 자성으로 회복하는 것)을 완성하는 데는 약 22년이 걸린다. 이 자기 주기는 ‘헤일 주기(Hale cycle)’라고 불린다.
태양(흑점) 활동 주기의 극소기에는 태양이 비교적 평온하여 지구에 미치는 영향도 다소 완만하다. 그러나 태양이 활동 극대기에 진입하면 표면이 격렬하게 불안정해져 강렬한 에너지 섬광인 ‘플레어’를 방출하기 쉬워지며, 코로나 물질 방출(CME)이 나타나 대량의 대전 입자를 코로나로부터 우주 공간으로 고속 방출한다. 이러한 우주 기상 현상들은 위성, GPS, 통신 시스템 및 전력망 작동을 방해할 수 있다.
지난 몇 차례의 주기 동안 태양의 전반적인 활동 강도와 자기장 진화 방식에는 변화가 일어나고 있었다. 직전 주기(제24기 태양 활동 주기는 2008년 12월 시작되어 2019년 12월 종료. 주: 1755~1766년 주기가 제1주기로 편입됨)에 태양 활동은 눈에 띄게 약화되었으며, 태양 흑점의 수나 다양한 파장의 복사 활동 모두 상대적으로 감소했다.
예일 대학교의 천문학자 사르바니 바수(Sarbani Basu)는 “우리는 태양 내부의 진동과 표면 활동 사이의 관계가 지난 몇 주기 동안 변화했음을 발견했다”라며, “이러한 추세는 단순히 자기장이 약해졌다는 것만으로는 설명할 수 없으며, 사실상 태양 표면 아래 자기장 구조의 분포 방식이 재조정되고 있음을 보여준다”고 말했다.
이 연구는 《왕립천문학회 월간보고》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, MNRAS)에 게재되었다.
본 기사는 과학 뉴스 웹사이트 사이언스얼럿(ScienceAlert)의 보도를 참고하였다.
(에포크타임스에서 전재)
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/302972