태양 코로나 영역에 존재하는 전자가 100만도에서 초당 260㎞의 속도로 확산하는 것으로 나타났다.

18일 한국천문연구원은 미국 항공우주국(NASA)과 공동 개발한 태양 코로나그래프(coronagraph) 관측 결과를 분석해 온도와 속도 값을 동시에 얻는 데 성공했다고 밝혔다.

코로나는 태양 대기의 가장 바깥층을 구성하고 있는 부분이다.

▲ 천문연과 NASA가 공동 개발한 태양 코로나그래프.

태양표면 온도가 6천도 정도인데 더 바깥쪽 대기층인 코로나 온도가 100만∼500만 도로 훨씬 높아 물리 법칙을 거스르는 과학계 난제로 꼽힌다.

태양 코로나 영역은 빠른 속도의 태양풍을 통해 태양계 전체로 확장되는데 이 같은 태양풍의 가속 기전 역시 밝혀지지 않았다.

코로나그래프는 일식 현상처럼 인공적으로 태양 면을 가려 코로나를 관측하기 위한 장비로, 태양 관측 위성 소호에 탑재된 '라스코'(LASCO)가 대표적인 예이다.

▲ 태양 내외부 구조 모식도.

천문연은 2019년 9월 NASA와 코로나그래프를 공동으로 개발, 과학용 풍선 기구에 탑재해 고도 40㎞ 성층권에서 처음으로 기술 검증을 했다.

이번에 측정 자료를 분석해 외부 코로나 영역(태양 표면으로부터 200∼700만km)에서 코로나 전자가 100만도의 온도에서 초당 260㎞의 속도로 가속한다는 것을 처음으로 확인했다.

코로나의 온도와 속도 값을 동시에 얻어낸 것은 이번이 처음이다.

기존 코로나그래프로는 외부 코로나 영역에서 전자 밀도만 측정할 수 있었다.

연구팀은 여러 개의 필터를 사용해 편광 관측뿐만 아니라 분광 스펙트럼 관측까지 가능한 기술을 개발, 온도와 속도를 모두 측정하는 데 성공했다.

연구팀은 2023년까지 차세대 코로나그래프 개발을 마치고 국제우주정거장(ISS)으로 발사할 계획이다.

기존 라스코 등과 달리 인공위성을 따로 쏘아 올릴 필요가 없어, 훨씬 적은 비용으로 우주 공간에서 장기간 태양 코로나를 관측할 수 있다.

NASA 측 연구책임자인 나치무트 고팔스와미 박사는 "천문연과 NASA가 지난 10년 동안 태양 물리 분야에서 꾸준히 교류하고 협력해온 끝에 성과를 냈다"고 연구 의의를 밝혔다.

김연한 천문연 책임연구원은 "과학계 난제인 코로나 가열과 태양풍 가속 현상을 이해하는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '태양 물리 저널'(Solar Physics) 지난 12일 자에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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