무려 10만㎞ 높이…태양서 솟구쳐 오르는 ‘플라스마 폭포’ 포착 [우주를 보다]

한 천체 사진가가 태양 표면에서 솟구쳐나온 후 엄청나게 빠른 속도로 떨어져 내리는 거대한 플라스마 폭포를 포착한 놀라운 사진을 찍었다. 아르헨티나의 라파엘라 근처에 거주하는 에두아르도 샤버거 푸포는 지난 3월 9일 특수 카메라 장비를 사용하여 이 인상적인 이미지를 촬영했다.

푸포는 스페이스웨더닷컴에 플라스마 벽이 “태양 표면 위로 약 10만㎞ 상승했다”고 밝혔다. 10만㎞라면 지구를 무려 8개나 포갠 어마어마한 높이다.

스페이스웨더닷컴에 따르면, 이 놀라운 현상은 극관 태양홍염(PCP:Polar Crown Prominence)이다. PCP는 자기장에 의해 태양 표면에서 방출되는 플라스마 루프, 곧 이온화된 가스인 정상적인 태양 홍염과 유사하다. 그러나 PCP는 북위와 남위 60도에서 70도 사이 태양의 자극 근처에서 발생한다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면, 극 근처의 자기장이 훨씬 강하기 때문에 종종 태양 홍염이 높이 치솟아올랐다가 다시 태양면을 향해 쏟아져내린다. 태양으로 되돌아가는 이 붕괴는 ‘플라스마 폭포’라는 별명을 얻었다.

PCP 내의 플라스마는 원래 그것을 방출한 자기장 내에 여전히 잠겨 있기 때문에 실제로 자유 낙하를 하는 것은 아니다. 그러나 NASA에 따르면 플라스마는 최대 시속 3만 6000㎞ 속도로 아래로 추락하는데, 전문가의 계산을 보면 자기장이 허용하는 한계 속도보다 훨씬 빠르다. 연구자들은 도대체 이것이 어떻게 가능한지 알아내기 위해 노력하고 있다.

​2021년 국제 학술지인 ‘프런티어즈 인 피직스’에 발표된 연구에 따르면, PCP는 분출하는 동안 플라스마가 천천히 위로 솟구치는 느린 단계와 플라스마가 최고 고도를 향해 가속되는 빠른 단계의 두 단계를 거친다. 이것이 플라스마가 표면으로 떨어지는 방식에 영향을 미칠 수 있지만, 정확한 원인 규명을 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.​​ 태양 물리학자들은 태양 홍염에 대한 연구를 지속적으로 행하고 있는데, 이는 코로나 질량 방출이나 또는 태양으로부터 완전히 떨어져나와 지구에 충돌할 수 있는 거대한 자화 플라스마 기둥을 동반할 수 있기 때문이다. PCP는 태양의 자기장이 극지방의 플라스마 루프를 생성하는 데 특히 능숙한 것처럼 보여 핵 물리학자들의 관심을 끌고 있다. 연구자들이 실험용 핵융합로를 개선하는 데 도움이 되는 통찰력을 제공할 수도 있기 때문이다.

NASA에 따르면 PCP는 매우 일반적이며 거의 매일 발생할 수 있지만, 푸포가 잡은 것과 같은 현상의 이미지는 드문 것으로 알려져 있다. 그러나 다른 많은 플라스마 관련 태양 현상과 마찬가지로 PCP 역시 태양 극대기로 알려진 11년 주기의 정점에 도달함에 따라 훨씬 더 빈번하고 강렬해질 것으로 예측되고 있다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com