기구 망원경, 태양 조용한 영역 위에서 숨은 자기 실타래 발견

과학자들이 고요해 보이는 태양 영역 위에서 놀랄 만큼 복잡한 가는 자기 구조의 네트워크를 발견했다. 일본 국립천문대(NAOJ)가 이끄는 국제 연구팀은 2024년 지구 성층권 높은 곳에 기구로 띄운 태양 관측소 선라이즈-III(Sunrise-III)를 이용했으며, 그 결과를 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 보고했다.

자기 실타래의 그물

선라이즈-III는 태양의 조용한 영역 위에서 더 큰 자기장 네트워크에 엮여 있는 수많은 가늘고 긴 자기 구조를 포착했다. 자기 캐노피라고 불리는 이 네트워크는 가시 표면(광구) 위의 태양 대기층인 채층을 가로질러 뻗어 있다. 이는 표면에 집중된 자기장이 바깥으로 퍼지면서 위로 아치 모양을 그릴 때 형성된다.

관측 결과는 매끄럽고 균일하게 팽창하는 구조가 아니라, 좁은 실 모양의 특징이 많이 포함된 캐노피를 보여 준다. 컴퓨터 시뮬레이션은 선라이즈-III가 기록한 패턴을 재현했으며, 이는 태양 표면의 운동이 자기력선을 꼬아 더 높은 곳에서 보이는 복잡한 구조를 만든다는 것을 시사한다.

제트와 변화하는 자기장

이 관측소는 태양의 가시적 가장자리인 태양 가장자리(림) 근처의 또 다른 조용한 영역도 관측했다. 그곳에서 표면에서 솟아오르는 좁은 태양 물질 제트인 스피큘 내부의 자기장을 측정했고, 자기장의 분포가 높이에 따라 어떻게 변하는지 보여 주었다.

조용한 영역을 연구하기 어려운 이유

조용한 영역에는 흑점 같은 두드러진 특징이 없고 태양의 대부분을 덮고 있지만, 자기적으로 비활성인 것은 아니다. 이곳의 자기장은 일반적으로 활동 영역보다 약하며, 지구 대기의 난류가 미세한 세부를 흐리게 하기 때문에 지상 망원경은 미묘한 구조를 측정하기 어렵다.

선라이즈-III는 1미터 망원경을 중심으로 만들어졌다. 2024년 임무 동안 지구 위 약 35킬로미터에 떠 있었으며, 그곳은 대기 간섭이 크게 줄어드는 곳이다. 관측 장비 중 하나인 SCIP(Sunrise Chromospheric Infrared spectroPolarimeter)는 NAOJ의 주도로 개발된 근적외선 장비로, 광구에서 채층까지 여러 층에 걸쳐 자기장을 연속적으로 측정하므로 연구자들은 구조가 고도에 따라 어떻게 변하는지 볼 수 있었다.

따라서 채층에는 단순히 팽창하는 캐노피가 시사하는 것보다 훨씬 더 복잡한 자기 구조가 들어 있다. 이를 이해하면 표면 근처의 운동에서 생성된 에너지가 어떻게 더 높은 층으로 전달되어 태양 대기를 가열하는 데 기여하는지, 멀리서는 고요해 보이는 영역에서도 그러한지 설명하는 데 도움이 될 수 있다.

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