역대 최고 해상도로 본 ‘태양의 네 얼굴’

유럽우주국의 태양 극지탐사선 ‘솔라 오비터’로 촬영한 태양의 네가지 얼굴. 유럽우주국 제공

유럽우주국(ESA)이 태양에 점점 가까이 가고 있는 태양 극지 탐사선 ‘솔라 오비터’(Solar Orbiter)의 여러 관측 장비를 이용해 촬영한 태양의 네가지 사진을 공개했다.

지난해 3월22일 태양에서 7400만km 떨어진 거리에서 6개의 관측 장비 중 편광 및 태양지진 촬영기(PHI)와 극자외선 촬영기(EUI) 두개의 장비로 본 태양의 네가지 얼굴이다. 각각 25개의 사진을 합성해 완성했다. 유럽우주국은 특히 태양 표면의 가시광선 사진은 역대 촬영한 것 중 가장 해상도가 높다고 밝혔다.

2023년 3월22일 솔라 오비터의 편광 및 태양지진 촬영기(PHI)의 가시광선을 통해 본 태양 표면. 유럽우주국 제공

첫째 사진은 편광 및 태양지진 촬영기(PHI)로 찍은 태양 광구, 즉 표면을 찍은 사진이다. 역대 태양 표면 사진 중 가장 해상도가 높다고 유럽우주국은 밝혔다.

태양으로부터 나오는 거의 모든 복사선은 수백km 두께의 이 광구층에서 방출된다. 광구의 온도는 지역에 따라 4500~6000도 사이를 오간다.

광구 아래쪽에는 20만km 깊이의 대류대가 있다. 섭씨 1500만도의 태양 핵에서 생성된 에너지는 뜨겁고 밀도 높은 하전입자(플라스마)를 통해 그 위의 복사대와 대류대를 차례로 거치면서 마그마가 소용돌이치며 분출하듯 태양 표면으로 올라온다. 복사대에서는 플라스마가 빽빽하게 뭉쳐 있어 통과하는 데만 17만년이 걸린다.

이 사진에서 가장 눈에 띄는 특징은 흑점이다. 흑점은 플라스마의 흐름(대류)이 강력한 자기장에 묶여 방해를 받는 바람에 주변보다 온도가 1000도 가량 낮아져 어둡게 보이는 현상이다.

솔라 오비터의 편광 및 태양지진 촬영기(PHI)로 찍은 자기장 지도. 흑점 주변의 빨간색은 자기장이 바깥으로, 파란색은 자기장이 안쪽으로 흐르는 걸 표시해준다. 유럽우주국 제공

흑점에 집중된 태양 자기장

따라서 태양 흑점은 자기장이 이곳에 집중돼 있다는 걸 말해준다. 두번째 사진인 자기장 지도가 이를 보여주는 사진이다.

흑점 부근의 빨간색은 자기장이 바깥쪽으로, 파란색은 자기장이 안쪽으로 흐른다는 걸 나타낸다. 태양 표면 전역에 분포돼 있는 회색은 자기장이 없는 지역, 노란색과 녹색은 자기장이 약한 지역이다.

솔라 오비터의 편광 및 태양지진 촬영기(PHI)로 찍은 태양 표면의 \'타코그램\'. 태양 표면 물질의 속도와 이동 방향을 보여준다. 파란색 영역은 우주선을 향해 오고 있음을, 빨간색 영역은 우주선으로부터 멀어지고 있음을 나타낸다. 유럽우주국 제공

세번째는 태양 표면에서 물질이 이동하는 속도와 방향을 표시해주는 타코그램 사진이다. 이 사진 역시 PHI 기기로 촬영했다.

파란색은 솔라 오비터쪽을 향해 움직이는 흐름을, 빨간색은 솔라 오비터에서 멀어지는 흐름을 나타낸다. 이 사진은 태양 표면의 플라스마가 일반적으로는 태양의 전체 자전축을 중심으로 회전하지만, 흑점 주변에서는 바깥쪽으로 밀려난다는 걸 보여준다.

솔라 오비터의 극자외선 기기(EUI)로 본 태양 코로나. 섭씨 100만도의 플라스마 입자가 태양 주위를 어지럽게 휘감고 있다.

네번째 마지막 사진은 극자외선 기기(EUI)로 찍은 태양 코로나 사진이다. 이 사진엔 태양 대기 상층부인 코로나의 자기장 흐름이 잘 나타나 있다. 섭씨 100만도가 넘는 뜨거운 플라스마는 자기장선을 따라가는데, 종종 인접한 흑점과 흑점을 이어주기도 한다.

2020년 2월 발사된 솔라 오비터는 태양 극대기 시점인 2025년 3월부터 2029년 7월까지 네차례에 걸쳐 태양 극지 궤도를 돌 예정이다. 6개월에 한 번씩 태양 근접비행을 하며 태양 4200만km 거리까지 접근한다.

태양을 향해 가고 있는 태양 탐사선은 하나가 더 있다. 2018년 8월 지구를 출발한 미 항공우주국(나사)의 인류 최초 태양 탐사선 ‘솔라 파커 프로브’(약칭 파커)다. 파커는 오는 12월24일 태양 621만km까지 근접비행을 하며 코로나의 끝자락에 당도한다.

유럽우주국의 태양 극지탐사선 ‘솔라 오비터’로 촬영한 태양의 네가지 얼굴. 유럽우주국 제공

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr

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