December 15,2019

태양서 멀어질수록 떨어지는 태양풍 속도 재확인

뉴허라이즌스호 첨단 측정 장비로 감속 과정 입증

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태양에서 멀어질수록 태양이 초음속으로 내뿜는 하전입자 흐름인 태양풍의 속도가 떨어진다는 점이 다시 확인됐다.

이번에는 ‘아로코스’로 이름을 바꾼 카이퍼 벨트의 천체 ‘울티마 툴레’ 탐사를 마치고 태양계 끝을 향해 나아가고 있는 뉴허라이즌스호에 실린 첨단 측정 장비를 통해 감속 과정이 확실하게 입증됐다.

미국 사우스웨스트연구소(SwRI)에 따르면 이 연구소 헤더 엘리엇 박사가 이끄는 연구팀은 뉴허라이즌스호에 탑재된 ‘명왕성 주변 태양풍(SWAP)’ 장비로 측정한 자료로 태양풍의 속도가 느려지는 것을 보여주는 논문을 학술지 ‘천체물리학저널(The Astrophysical Journal)’ 최신호를 통해 발표했다.

SWAP는 태양풍의 변화를 매일 자세하게 측정했을 뿐만 아니라 성간우주 물질이 태양권(heliosphere)에 들어와 태양 빛에 이온화된 ‘성간 픽업 이온(interstellar pickup ions)’ 성분도 들여다 봤다.

SWAP가 수집해 지구로 전송한 자료들은 태양풍이 태양권 외곽으로 나갈수록 성간물질에 더 많이 부딪히고 이온화된 성간물질이 섞이면서 속도가 느려지고 온도도 올라갈 것이란 기존 이론과 일치하는 것으로 나타났다.

연구팀은 뉴허라이즌스호가 태양에서 약 21~42 AU(태양~지구 거리 천문단위·1AU=약 1억4900만㎞) 떨어진 곳을 지날 때 측정한 태양풍 속도와 지구 근처인 1AU에서 우주환경 관측 위성인 ACE 등이 측정한 태양풍의 속도를 비교했다.

그 결과, 뉴허라이즌스호가 21 AU를 지날 때 성간 물질이 섞이면서 태양풍의 속도가 둔화하는 것이 SWAP에 감지되기는 했으나 명왕성을 넘어 33~42 AU를 비행할 때 6~7%가량 뚜렷하게 감소하는 것으로 나타났다.

이와 함께 태양풍의 온도와 밀도 변화도 뉴허라이즌스호가 언제 태양풍의 속도가 성간매질과의 충돌로 아음속으로 떨어지는 경계인 ‘말단충격(termination shock)’을 건너는지를 알려줄 수 있는 것으로 확인됐다.

보이저1호는 2004년 94AU에서, 보이저2호는 2007년 84AU에서 각각 말단충격을 건넜다. 현재 태양 활동이 약하고 태양풍 압력도 낮은 점을 고려할 때 말단충격은 보이저호가 이를 건넌 이후 태양 쪽으로 더 가까이 이동했을 것으로 예상되고 있다.

뉴허라이즌스호의 측정치도 말단충격이 보이저호 때보다 태양에 더 가까이 있을 것이라는 점을 보여주고 있는데, 이르면 2020년대 중반께 뉴허라이즌스호도 말단충격에 도달하게 될 것으로 보인다.

태양 활동이 늘어나면 태양풍 압력도 증가해 태양권을 확대할 가능성이 크며 이는 말단충격을 보이저호가 넘었던 84~94AU로 밀어낼 것으로 추정되고 있다.

뉴허라이즌스호 연구 책임자인 SwRI의 앨런 스턴 박사는 “뉴허라이즌스호가 태양계 외곽에 있는 천체에 대한 지식을 크게 넓혀준 데 이어 태양과 태양권에 대한 새로운 지식을 드러내 주고 있다”고 했다.

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