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[별소리 다 듣겠네] 영원한 에너지!…식지 않는 항성 '태양' 이야기

2022년 08월 22일 오전 09:00
[앵커]
영원히 식지 않고 방대한 열과 빛을 끊임없이 쏟아내는 태양은 지구 생명체에 없어서는 안 될 거대한 에너지원이죠.

또 자기장과 흑점 폭발을 통해 이른바 '우주날씨'를 만들어내기도 하는 데요, 오늘 '별소리 다 듣겠네'에서는 영원한 연구 대상, 태양에 대해 들어보겠습니다.

뜨거운 열기 속으로 함께 가보실까요!

[황정아 / 천문연 우주과학본부 책임연구원]
안녕하세요. 다섯 번째 별소리를 전해드리게 된 황정아입니다.오늘은 이 여름을 뜨겁게 달구고 있는 천체, 태양에 대한 별소리를 전해드리겠습니다.

Q. 우주에도 날씨가 있다던데, 우주 날씨가 무엇인가요?!

[황정아 / 천문연 우주과학본부 책임연구원]
네, 흔히 우리가 ‘날씨’라는 단어를 생각하면 바람이 불거나 눈이 오거나, 소나기가 오거나, 미세 먼지 같은 자연현상을 떠올립니다. 하지만 우주 날씨는 일반적으로 생각나는 그런 종류의 날씨가 아니라 좀 더 ‘특별한’ 의미의 날씨입니다.

태양과 지구 사이에는 플라즈마 덩어리인 입자의 흐름이 존재합니다. 이 플라즈마의 흐름은 태양으로부터 지구를 포함한 태양계 내 다른 행성들을 향해 끊임없이 뿜어져 나옵니다. 이것을 우리는 태양풍 이라고 하는데요, 총알보다 엄청나게 빠른 속도를 가진 플라즈마 입자들의 흐름은 전류를 만들고, 이 움직이는 전류에 의해서 형성되는 거대한 자기장이 지구를 향해서 덮쳐오고 있는거죠.

Q. 우주 날씨에 태양의 영향이 큰 것 같은데 최근 눈에 띄는 태양의 활동이 있을까요?!

[황정아 / 천문연 우주과학본부 책임연구원]
네,요즘 지구에 단파 통신 두절 등 직접적인 피해를 일으킬 수 있는 강력한 태양 폭발 현상이 일어났습니다. 올해 5월에 발생했는데요. 지난 5월 10일 흑점 AR3006이라고 부를는 거대한 흑점에서 X1.5급의 거대한 태양플레어가 발생했습니다.그 흑점은 태양의 바로 중앙아래의 위치해 있고방향이 지구와 마주하고 있어서 지구의 큰 피해를 일으킬 수도 있었습니다. 이 태양 폭발과 함께 태양 플레어, 코로나 질량 방출 또는 CME이라고 부르는 현상이 이어질 수 있어 태양 폭발은 매우 긴장하면서 주목해서 관측해야만 합니다.

여기서 이 흑점이 중요한데요. 사실 흑점 자체는 매우 뜨겁지만, 태양 표면에 다른 주변에 온도보다 1000°c 정도 온도가 낮아서 관측해보면 검은색으로 보인다고 해서 이름이 붙은게 흑점입니다.태양 표면의 폭발 또는 아까 말씀드렸던 코로나 질량 방출 등의 현상이 발생하는 가장 근본적인 원인이 바로 이 흑점입니다. 이처럼 과학자들은 매일 태양을 관측하면서 그 활동을 감시하고 분석하는데 이러한 분석을 통해 AR3006과 같은 태양의 거대한 흑점과 태양 플레어를 알 수 있게 되죠.

Q. 그렇다면 이런 태양폭발은 언제 많이 발생하나요?

[황정아 / 천문연 우주과학본부 책임연구원]
네 최근 들어서 태양 표면에서 흑점들이 많이 발견되고 있어요. 그 이유는, 태양의 활동이 왕성해지는 주기에 접어들었기 때문입니다. 태양은 11년을 주기로 활동이 줄어들거나 늘어나거나 합니다. 2019년 12월부터 새로운 태양활동주기 25주기가 시작되었고, 태양 활동 25주기의 극대기는 2025년 7월이 될 것으로 예측하고 있습니다.

태양 활동 극대기에 들어오면 흑점 폭발이 빈번해 지면서 단파통신 두절되거나, 위성 운용 장애, 위성항법장치 오류, 지상 전력망 손상으로 인한 정전이 일어날 수도 있고, 심지어 비행기를 타고 가는 항공기 안에서도 우주방사선 증가 등 다양한 피해를 야기할 수 있습니다. 이러한 우주전파재난을 대비하기 위해 과학자들은 끊임없이 태양의 흑점을 주의 깊게 관측하고 있는 것입니다.

Q. 그렇다면 이러한 태양의 활동이나 흑점들은 무엇을 통해 관측하나요?

[황정아 / 천문연 우주과학본부 책임연구원]
네, 태양 관측은 지상에 있는 망원경으로 관측하고 우주에 보낸 탐사선의 관측으로도 관측하고 있습니다. 한국 천문연이 운영하고 있는 보현산 천문대 태양 망원경을 통해 태양 표면의 분광 영상을 관측하고 있고 NASA가 만든 SDO STEREO 위성을 통해서도 태양 표면에서 일어나는 다양한 현상을 관측하고 있습니다.

또, 가장 최근에 태양을 관측하기 위해 우주로 보내진 파커 태양 탐사선이 있는데요. 이는 2018년 8월에 발사하여, 그 이후로 쭉 7년 동안 태양을 관측할 예정으로 만들었습니다. 파커 태양 탐사선은 인류가 만든 탐사선 중 최초로 태양 코로나를 통과할 만큼 태양에 매우 가까이 근접한 위성이 되겠습니다.

Q. 태양이 굉장히 뜨거울 텐데 파커 위성이 어떻게 녹지 않는 건가요?!

[황정아 / 천문연 우주과학본부 책임연구원]
네 태양의 표면 온도는 약 6,000℃ 정도인데 태양 표면을 벗어나서 태양의 대기층인 코로나 영역으로 가면 오히려 온도가 100만℃ 이상에 이를 정도로 온도가 매우 높아집니다. 사실 이 문제는 열역학 제 2 법칙에 위배되는 것으로, 여전히 천문학에서 해결되지 않은 매우 풀기 어려운 난제로 남아있는 문제입니다. 바로 이 비밀을 풀기 위해서 파커태양 탐사선이 태양으로 접근하고 있는 것입니다.

사실 수백만이라는 숫자만 생각하면 그 주변이 아주 뜨거울 거로 생각하기 쉽습니다. 하지만 우주 공간에서 그 숫자는 실제로 그 공간이 뜨겁다가 아닙니다. 우주는 사실 플라즈마로 채워져 있고, 플라즈마에서의 온도는 입자의 평균 운동 속도를 의미하는 것이고 운동 속도가 매우 빠를 정도로 에너지가 높긴 하지만, 우주 공간의 플라즈마 밀도는 매우 낮습니다. 입자들이 듬성듬성 있다는 뜻이에요, 매우 빨리 움직이면서. 이게 온도를 뜨겁게 만들지는 못해요. 에너지를 전달할 정도로 에너지의 개수가 많지 않습니다. 따라서 태양 탐사선이 녹지는 않습니다.

이 외에도 태양에 대해서 아직 풀어야 할 난제들이 많습니다. 난제를 풀기 위해 우리나라에서도 과학 위성을 개발했습니다. 제가 지금 만들고 있는 도요샛은 세계최초로 편대비행 하는 4개의 위성입니다, 도요샛 위성들은 우주날씨 변화와 오로라, 지구 자기 폭풍 변화를 관측해 지구의 전리권과 지구의 자기권에 존재하는 다양한 플라즈마 현상들을 관측할 예정입니다. 곧 우리나라가 만든 도요샛이 발사되어 더 정확하고 다양한 정보를 얻을 수 있기를 바라면서 이상 오늘의 별소리를 마치겠습니다.

YTN 사이언스 김기봉 (kgb@ytn.co.kr)
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