역대 가장 선명한 태양 관측, 작은 줄무늬가 거대한 우주 폭풍을 일으키는 모습 보여줘

NSF 이노우에 태양 망원경을 이용하여 촬영한 역대 가장 선명한 태양 표면 사진. 20km 너비의 초미세 자기 "줄무늬"를 확인할 수 있습니다. 사진 제공: NSF/NSO/AURA

태양물리학자 팀이 태양 표면의 미세 구조를 밝히는 새로운 연구를 발표했습니다. 미국 국립과학재단(NSF) 산하 마우이섬 국립태양관측소(NSO)에서 건설 및 운영하는 다니엘 K. 이노우에 태양 망원경의 탁월한 성능을 활용하여 과학자들은 태양 광구에서 매우 좁은 밝고 어두운 줄무늬를 사상 최초로 매우 상세한 관측을 달성했습니다. 이를 통해 자기장이 20km(12.4마일) 정도의 작은 크기에서도 태양 표면 역학에 어떤 영향을 미치는지에 대한 전례 없는 통찰력을 제공했습니다. 이처럼 높은 수준의 상세도를 통해 이러한 줄무늬를 최첨단 시뮬레이션에서 관찰되는 줄무늬와 명확하게 연결하여 그 본질을 더 잘 이해할 수 있게 되었습니다.

과립이라고 불리는 태양 대류 셀의 벽에 나타나는 줄무늬는 커튼처럼 생긴 자기장 시트의 결과입니다. 자기장은 바람에 흔들리는 천처럼 잔물결을 이루며 움직입니다. 뜨거운 과립 벽에서 나온 빛이 이 자기 "커튼"을 통과하면서 상호작용이 발생하여 밝기와 어두움이 번갈아 나타나는 패턴을 형성하고, 이는 기저 자기장의 변화를 나타냅니다. 커튼 내부의 자기장이 주변보다 약하면 어둡게 보이고, 상대적으로 강하면 밝게 보입니다.

"이 연구에서 저희는 맨해튼 섬 길이에 해당하는 약 20km의 전례 없는 공간 해상도로 태양 표면의 미세 구조를 최초로 조사했습니다."라고 이 연구의 주저자인 NSO 과학자 데이비드 쿠리제 박사는 말했습니다. "이러한 줄무늬는 미세한 자기장 변화의 흔적입니다."

이러한 발견은 예상치 못한 것이었으며, 이노우에 태양 망원경의 전례 없는 능력 덕분에 가능했습니다. 연구팀은 G-밴드에서 작동하는 이노우에의 가시광선 광대역 이미저(VBI) 장비를 사용했습니다. G-밴드는 태양 연구에 특히 유용한 가시광선의 특정 영역으로, 강한 자기 활동이 있는 영역을 강조하여 연구에서 보이는 흑점이나 미세 구조와 같은 특징을 더 쉽게 볼 수 있도록 합니다. 이러한 설정 덕분에 연구원들은 0.03초각(즉, 태양에서 약 20킬로미터)보다 뛰어난 공간 분해능으로 태양 광구를 관측할 수 있습니다. 이는 태양 천문학 역사상 가장 선명한 이미지입니다. 연구팀은 관측 결과를 해석하기 위해 태양 표면의 물리 현상을 재현하는 최첨단 시뮬레이션과 이미지를 비교했습니다.

이 연구는 이러한 줄무늬가 미묘하지만 강력한 자기 변동의 징후임을 확인했습니다. 자기 변동은 일반적인 냉장고 자석의 강도와 비슷한 100가우스에 불과하며, 플라즈마의 밀도와 불투명도를 변화시켜 가시광선 표면을 수 킬로미터까지 이동시킵니다. 윌슨 강하(Wilson depression)로 알려진 이러한 변화는 세계 최대 규모의 NSF 이노우에 태양 망원경의 4미터 주경의 독보적인 분해능 덕분에만 감지할 수 있습니다.

"자기는 우주의 근본적인 현상이며, 분자 구름과 같은 더 먼 천체물리학적 천체에서도 유사한 자기 유도 줄무늬가 관찰되었습니다."라고 NSO 과학자이자 이 연구의 공동 저자인 한 위텐브룩 박사는 말했습니다. "이노우예의 고해상도는 시뮬레이션과 결합하여 광범위한 천체물리학적 맥락에서 자기장의 거동을 더 잘 특성화할 수 있게 해 줍니다."

태양 표면의 자기 구조를 연구하는 것은 태양 외기권에서 발생하는 가장 강력한 현상(플레어, 분출, 코로나 질량 방출 등)을 이해하고, 나아가 우주 기상 예측을 개선하는 데 필수적입니다. 이번 발견은 이러한 구조에 대한 이해를 높일 뿐만 아니라, 다른 천체물리학적 맥락에서, 그리고 한때 지구에서는 불가능하다고 여겨졌던 작은 규모의 자기 구조를 연구할 수 있는 길을 열어줍니다.

"이번 연구는 이노우에가 최초로 달성한 수많은 업적 중 하나일 뿐이며, 이노우에가 태양 연구의 경계를 어떻게 지속적으로 확장해 나가는지 보여주는 사례입니다."라고 NSF 이노우에 태양 망원경의 NSO 부소장인 데이비드 보볼츠 박사는 말했습니다. "또한 이는 지구에서 점점 더 기술적으로 발전하는 우리 사회에 영향을 미치는 우주 기상 현상을 유발하는 소규모 물리 현상을 이해하는 데 있어 이노우에가 얼마나 중요한 역할을 하는지를 보여줍니다."

"0.03인치 해상도로 관찰된 줄무늬 태양 광구"라는 제목의 이 연구를 설명하는 논문은 현재 The Astrophysical Journal Letters 에서 볼 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250621111205.htm