[아하! 우주] 보이저 2 데이터에서 천왕성의 ‘거대 가스 거품’ 발견

[서울신문 나우뉴스]

1986년 1월 14일에 보이저 2호가 찍은 천왕성의 모습. (출처: NASA/JPL-Caltech)

천왕성의 기묘한 자기마당 상상도. 노란색 화살표는 태양 방향을 가리키며. 어두운 청색 화살표는 자전축이다

미국항공우주국(NASA)의 전설적인 우주 탐사선 보이저 2의 30년 묵은 데이터를 뒤지던 연구팀이 천왕성 대기에서 파생된 거대한 가스 덩어리 거품을 발견했다고 26일(현지시간) 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다.

천왕성을 둘러싸고 있는 자기장을 관측한 보이저 2 데이터를 분석한 연구팀에 따르면, 2초마다 측정 값을 조사한 결과, 이전에는 대략적으로만 조사하다가 놓쳤던 세부상황 중 이 같은 발견을 하게 된 것이다.

자기마당 판독에서 나타난 갑작스런 지그재그는 보이저 2호가 천왕성을 지나던 45시간의 플라이바이 중 단 1분 동안 지속되었던 것으로 밝혀졌다.

데이터 속에서는 비록 작은 요동으로 나타나 있지만, 이는 우주선의 빠른 플라이바이에 의한 것으로, 실제로는 훨씬 더 큰 대상의 측정 값을 보여주는 것이다.

새 연구를 발표한 과학자들은 데이터의 지그재그가 1986년 1월 보이저의 천왕성 플라이바이 때는 잘 이해되지 않던 유형의 구조인 대규모 플라스마 덩어리(plasmoid)를 나타내는 것으로 생각하고 있다.

이 같은 플라스마 덩어리는 특히 과학자들에게 큰 관심을 끌고 있다. 플라스모이드라고 불리는 이 기체 덩어리는 거대한 플라스마 거품으로, 일종의 하전 입자 수프라고 할 수 있다. 플라스모이드는 행성을 둘러싸고 있는 자기장 자락이 물방울처럼 끊어져나와 생성되는 것으로 알려져 있다.​

지금까지 과학자들이 지구와 인근 행성에서는 이러한 구조를 연구했지만, 천왕성이나 해왕성에 관해서는 전혀 연구되지 않은 미지의 영역으로 남아 있었는데, 보이저 2호가 현재까지 천왕성을 방문한 유일한 우주선이기 때문이다.

과학자들이 플라스모이드에 대해 깊은 관심을 보이는 것은 이것이 천왕성의 대기에서 하전된 입자를 끌어당겨 우주로 방출시킬 수 있기 메커니즘을 갖고 있기 때문이다. 행성의 대기를 바꾸면 행성 자체에도 변화가 일어난다. 더욱이 천왕성은 자전축이 공전면에 대해 거의 누운 상태이기 때문에 상황이 특히 복잡하다.

NASA의 발표에 따르면, 보이저 2호는 이 플라스모이드를 관통하면서 날아갔기 때문에 과학자들은 확보된 데이터를 사용하여 플라스모이드의 구조를 측정해낼 수 있었는데, 지름 40만km의 플라스마 거품이 약 20만 4000km 뻗어 있는 구조라는 계산서를 뽑아냈다.

이같은 구조가 어떻게 오랜 시간을 거쳐 천왕성 대기에서 일어나게 되었는지 더욱 자세히 밝히기 위해서는 보다 종합적인 관측과 연구가 뒤따라야겠지만, 그러기 위해서는 또 다른 우주선이 누워서 공전하는 이 이상한 세계를 방문해야 할 것이다.

이 연구는 8월 미국물리학회지 ‘지구물리학 리뷰 레터스'에 실린 논문에 게재되었으며, NASA는 지난 25일 그 발견 사실을 발표했다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

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