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태양 표면보다 뜨거운 코로나 온도는 100만도...천문연·NASA, 세계 첫 관측

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태양 표면보다 뜨거운 코로나 온도는 100만도...천문연·NASA, 세계 첫 관측

2021.01.18 10:44
2019년 9월 18일 과학용 풍선기구에 실려 성층권에서 관측 중인 코로나그래프. 천문연 제공.
2019년 9월 18일 과학용 풍선기구에 실려 성층권에서 관측 중인 코로나그래프. 천문연 제공.

태양 대기의 가장 바깥 영역인 코로나는 밝기는 어두운 반면 온도는 표면보다 훨씬 높은 것으로 알려져 있다. 코로나는 태양풍으로 불리는 플라스마를 빠른 속도로 태양계 전체에 방출해 지구에도 영향을 준다. 코로나의 높은 온도와 태양풍의 가속 메커니즘은 아직 규명되지 않은 과학 난제다. 

 

한국천문연구원은 미항공우주국(NASA)과 공동으로 개발한 태양 ‘코로나그래프’ 관측 결과를 분석해 태양 코로나 영역에 존재하는 전자의 온도와 속도를 세계 처음으로 얻어내는 데 성공했다고 18일 밝혔다.

 

코로나그래프는 인공적으로 태양면을 가리고 코로나를 관측하는 장비다. 지상에서는 대기 산란 현상으로 정밀한 관측이 어려워 천문연과 NASA는 2019년 9월 과학용 풍선기구에 코로나그래프를 실어 고도 약 40km의 성층권으로 보내 관측을 시작했다. 

 

천문연과 NASA 공동연구진은 2019년 9월 성층권으로 보낸 코로나그래프를 통해 관측한 결과 태양의 코로나 온도가 약 100만도에 이르며 코로나에서 방출되는 태양풍의 속도가 초속 260km라는 연구결과를 국제학술지 ‘태양물리저널’ 1월 12일자에 공개했다. 

 

코로나그래프로 얻은 태양 코로나 스트리머(좌우로 길쭉하게 뻗어 나온 구조물). 가운데 원이 태양이 가려진 부분이고 원 주변에 존재하는 외부 코로나를 확인할 수 있다. (a)는 편광밝기 영상이며 같은 영역의 온도(b)와 입자의 속도(c) 분포를 알 수 있다. 천문연 제공.
코로나그래프로 얻은 태양 코로나 스트리머(좌우로 길쭉하게 뻗어 나온 구조물). 가운데 원이 태양이 가려진 부분이고 원 주변에 존재하는 외부 코로나를 확인할 수 있다. (a)는 편광밝기 영상이며 같은 영역의 온도(b)와 입자의 속도(c) 분포를 알 수 있다. 한국천문연구원 제공.

태양의 표면 온도는 약 6000도지만 태양 대기층인 코로나의 온도는 그동안 100만~500만 도로 추정됐다. 태양 내부 핵의 열이 외부로 순서대로 전달된다면 태양 표면은 코로나보다 더 뜨거워야 하지만 코로나의 온도는 태양 표면보다 훨씬 높다. 공동연구진의 관측으로 코로나의 온도는 100만도라는 사실이 확인됐다. 공동연구진은 이번 연구를 통해 코로나의 온도가 높은 원인에 대한 실마리를 찾을 것으로 기대하고 있다. 

 

천문연은 이번 관측으로 검증한 코로나그래프의 핵심기술을 토대로 향후 NASA와 차세대 코로나그래프를 개발해 2023년경 국제우주정거장(ISS)에 설치할 예정이다. 

 

이번 연구의 NASA측 책임자인 나치무트 고팔스와미 박사는 “태양 연구는 인류의 생활 전반에 영향을 미치는 중요한 연구”라며 “이번 성과는 NASA와 한국 천문연이 지난 10년간 태양물리 분야에서 꾸준히 협력연구를 진행한 성과”라고 말했다. 

 

김연한 천문연 책임연구원은 “ISS용 코로나그래프 개발은 저비용 고효율의 태양 탐사 연구의 활로를 개척할 것”이라며 “태양 연구 난제인 코로나 가열과 태양풍 가속 비밀의 실마리를 푸는 데 기여할 것”이라고 밝혔다. 

 

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