100만℃의 외부 태양코로나, 초속 260㎞로 퍼진다

천문연구원-NASA, 코로나 관측장비 공동개발해 관측 성공
우주정거장용 코로나그래프 개발해 2023년 설치할 예정

2019년 9월 18일 과학용 풍선기구에 실려 성층권에서 관측 중인 코로나그래프. 천문연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 국제 공동연구진이 태양 대기의 가장 바깥 영역인 태양 코로나는 약 100만℃의 온도와 초속 260㎞의 속도를 갖고 있다는 것을 세계 최초로 밝혀냈다. 태양 코로나 영역은 태양풍이라 부르는 빠른 속도의 플라스마 방출을 통해 태양계 전체로 확장된다. 이 같은 코로나의 높은 온도와 빠른 태양풍의 가속 원리는 아직까지 밝혀지지 않은 과학적 난제다.

한국천문연구원은 미항공우주국(NASA)과 공동으로 개발한 태양 코로나를 관측하는 코로나그래프의 관측 결과를 분석해 태양 코로나 영역에 존재하는 전자의 온도와 속도를 동시에 얻었다고 18일 밝혔다.

천문연구원은 이번에 검증한 코로나그래프의 핵심기술을 바탕으로 향후 NASA와 차세대 코로나그래프를 개발해 2023년께 국제우주정거장(ISS)에 설치할 예정이다.

이를 통해 기존 태양 탐사선에 비해 훨씬 적은 비용으로 우주 공간에서 지구 대기의 간섭 없이 장기간 연속적인 태양 코로나 관측이 가능하다.

천문연구원-NASA가 공동개발한 태양 코로나그래프. 천문연구원 제공

천문연구원 김연한 책임연구원은 "이번 국제우주정거장용 코로나그래프 개발은 저비용 고효율의 태양 탐사 연구에 대한 독자적 활로를 개척함과 동시에 태양 연구의 난제인 코로나 가열과 태양풍 가속 비밀의 실마리를 푸는 데 큰 기여를 할 것"이라고 밝혔다.

태양 대기의 가장 바깥층을 구성하고 있는 부분인 코로나는 태양표면보다 온도가 월등히 높다. 태양의 표면 온도는 6000℃ 정도지만 대기층인 코로나의 온도는 100만~500만℃다. 물리학 법칙에 따르면 열은 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동해 태양 내부 핵의 열이 순서대로 전달된다면 표면이 코로나보다 더 뜨거워야 한다. 하지만 태양 대기인 코로나 전자의 온도가 태양표면보다 월등히 높은 이유는 아직 밝혀지지 않았다.

태양 중심에서부터 바깥쪽으로 핵, 복사층, 대류층, 광구, 채층, 코로나 등이 있다. 태양 중심에서 광구로 나아가며 온도는 낮아지지만 대기층인 코로나에서는 수백만도까지 가열된다. 천문연구원 제공

NASA 측 책임자인 나치무트 고팔스와미 박사는 "태양 연구는 인류의 생활 전반에 영향을 미치는 중요한 연구로 NASA도 끊임없이 태양 탐사를 시도해왔다"며 "이번 성과는 NASA와 천문연구원이 지난 10년간 태양물리 분야에서 꾸준히 교류해온 협력 연구의 실질적인 성과"라고 설명했다.

일반적인 코로나그래프는 편광 관측을 통해 'K-코로나' 영역의 전자 밀도 측정만 가능하다.

그러나 천문연구원과 NASA가 공동으로 개발한 코로나그래프는 편광 관측은 물론, K-코로나 전자의 온도와 속도 변화에 민감하게 반응하는 4개 파장의 필터를 장착해 온도와 속도 값을 동시에 2차원 영상으로 구현할 수 있도록 고안된 최초의 코로나그래프이다.

[e-mail] 김만기 기자