ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ불타는 태양에서도 '비'가 내린다. 물론 물이 아니라 초고온의 플라즈마다. 태양의 대기층인 코로나(corona)에서 응결된 고밀도 플라즈마가 중력에 이끌려 표면으로 떨어지는 현상, 이른바 '태양비(coronal rain)'다.
수십 년 동안 미스터리로 남아 있던 이 현상의 원인이 최근 과학자들에 의해 규명됐다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '천체물리학저널(The Astrophysical Journal)'에 게재됐다.
◆ 태양 대기 속 '비', 응결의 메커니즘
하와이대학교 천문학연구소(IfA)와 미국 NASA 고더드우주비행센터 연구팀은 철(Fe), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg) 등 금속 원소의 분포 변화를 반영한 새로운 시뮬레이션을 통해 태양비의 형성 과정을 재현했다.
연구에 따르면 태양 코로나에서 원소 농도가 시간과 위치에 따라 달라질 때 플라즈마가 급격히 냉각되며 응결이 시작된다. 그 시간은 불과 35분으로, 기존 모델이 제시한 수시간 또는 수일보다 훨씬 짧았다.
연구에 참여한 루크 베너비츠(Luke Benavitz)는 "철 같은 원소의 농도가 변할 수 있도록 설정하자 실제 태양에서 관측되는 패턴과 일치하는 결과가 나왔다"며 "이제야 물리학이 살아 움직이는 느낌"이라고 전했다.
◆ 태양의 '날씨'와 우주기상의 연결 고리
연구팀은 태양비가 단순한 냉각 현상이 아니라, 자기장과 플라즈마의 복잡한 상호작용이 만들어내는 '폭주 냉각(runaway cooling)'의 결과라고 설명했다. 원소 농도의 불균형이 방출되는 복사 에너지를 변화시켜 국소적인 급속 냉각을 일으키고, 이로 인해 플라즈마가 루프(loop) 상단에서 응결해 떨어지는 구조다.
아래는 실제 관측된 태양비(coronal rain) 현상을 담은 영상이다. 태양 루프 상단에서 플라즈마가 응결해 흘러내리는 장면이 고해상도로 포착돼 있다.
공동 연구자인 제프리 리프(Jeffrey Reep)는 "이번 발견은 태양의 에너지 순환을 이해하는 데 중요한 단서'라며 '코로나 가열(coronal heating) 메커니즘 재검토의 계기"라고 강조했다.
연구팀은 이번 모델이 태양뿐 아니라 다른 항성의 대기 연구에도 적용 가능성이 높다고 보고 있다. 유사한 플라즈마 응결 현상이 다른 별에서도 확인된다면, 항성의 자기장 구조와 에너지 흐름을 비교할 수 있는 새로운 연구 축이 마련될 전망이다.
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