다음 태양 활동 주기 시작…’별 진동’으로 포착 [우주로 간다]

다음 태양 활동 주기가 시작되고 있다는 징후가 포착됐다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 19일(현지시간) 보도했다.

영국 버밍엄 대학 연구진은 태양 내부의 음파 ‘별 진동’으로 다음 태양 활동 주기 26번째 주기가 곧 시작될 것이라는 증거를 감지했다. 이번 연구 결과는 2024년 영국 왕립천문학회 전국천문학 회의에서 발표됐다.

지난 14일 태양에서 X등급의 태양 플레어가 폭발하는 모습 (사진= NASA/SDO)

지금 태양 활동 주기는 인류가 태양 활동 주기를 세기 시작한 이후 25번째 주기에 있다. 현재 태양 주기는 내년 중반에 ‘태양활동 극대기’ 정점에 도달할 것으로 예상된다. 태양활동 극대기는 약 11년 주기로 태양활동이 왕성해져 태양흑점 폭발 및 태양 방출물질(X선, 고에너지입자, 코로나물질 등)이 지구에 미치는 영향이 높아지는 시기를 말한다.

연구진들은 다음 태양 주기의 징후를 파악하기 위해 태양의 별 진동을 측정하는 ‘태양진동학’(helioseismology)을 사용했다. 이는 태양의 진동 혹은 파동의 전파를 이용하여 온도의 분포와 같은 태양 내부 구조와 자전 속도 등의 운동학적 특징을 알아내는 연구 분야이다. 이는 지진학자들이 지구의 지진파를 이용해 지구 내부 구조와 구성을 파악하는 것과 유사하다.

태양 23주기와 24주기 전체와 25주기의 전반부를 보여주는 다이어그램. 각 주기에서 빠른 회전 밴드는 해당 주기의 자기 활동보다 훨씬 전에 시작된다. 그림의 맨 오른쪽에 있는 작은 빨간색 부분은 26주기의 빠른 회전 밴드의 시작을 나타낼 수 있다고 연구진은 설명했다. (사진=레이첼 하위)

진동을 통해 태양의 자전 방식도 살펴볼 수 있다. 태양은 과열된 가스나 플라즈마로 이루어져 회전하기 때문에 고체처럼 회전하지 않고 태양의 여러 층들이 서로 다른 속도로 움직이는 '차동 회전'(differential rotation)이라는 형태의 자전을 한다.

이로 인해 일부 층은 더 빠르게, 일부는 더 느리게 돌면서 ‘비틀림 진동’이라는 패턴을 만든다. 태양 표면이 회전하는 속도 차이로 비틀림이 발생하는 것이다. 이 비틀림 진동은 태양 극대기 주기인 11년 주기로 반복된다.

버밍엄 대학 연구진은 그 동안 수집해 온 태양 회전 자료에서 26주기가 나타나기 시작하는 징후를 포착했다고 설명했다.

태양에서 코로나 질량 분출이 일어나는 모습. 이 현상은 태양 극대기가 가까워질수록 증가한다. (이미지 출처: NASA/STEREO-A/COR2)

“태양 주기 11년 거슬러 올라가 보면 2017년에 보았던 모양과 현재 태양 주기인 25주기의 특징이 유사한 것을 알 수 있다"며, 자료 분석을 통해 “2030년 경 26주기의 첫 번째 흔적을 볼 수 있을 것 같다”고 해당 연구를 이끈 레이첼 하위는 밝혔다.

미 항공우주국(NASA) 태양역학관측소(SDO)는 2010년부터 태양을 관측해 왔으며, 과학자들은 SDO에 탑재된 헬리오지진·자기 이미저(HMI) 자료를 수집해 태양의 비틀림 진동 신호를 연구해 왔다.

이를 통해 태양 23주기, 24주기, 25주기로 가는 패턴을 파악할 수 있었다는 게 연구진의 설명이다.

관측 결과 빠르게 움직이는 물질과 태양의 적도로 이동하는 흑점이 발견되었고 이런 패턴은 24주기에서 25주기로 넘어가는 동안에도 비슷한 방식으로 반복됐다. 연구팀은 26주기를 앞두고 같은 패턴이 다시 일어나고 있다는 힌트를 얻었다,

“더 많은 데이터를 통해 태양 주기를 형성하는 플라즈마와 자기장의 복잡한 춤에서 이러한 흐름이 어떤 역할을 하는지에 대해 더 많이 이해할 수 있기를 바란다"고 레이첼 하위는 밝혔다.