NASA는 왜 눈에 보이지 않는 자외선 태양을 연구할까?

태양 폭풍, 표면폭발, 코로나 질량분출 등과 밀접한 관계

우주선은 태양의 활동을 1과 0의 2진법으로 기록하고, 컴퓨터프로그램은 이를 검정색과 흰색으로 해석한다. 이렇게 얻은 이미지에 과학자들이 색상을 더해 실제 모습처럼 만든 뒤 필요한 부분을 확대해 관찰한다. (사진=NASA)

태양이 방사하는 빛 가운데 특정 파장은 눈에 보이지 않는다.

이 특정 파장은 '자외선'으로, 대기층에 진입하면 대기에 흡수돼 소멸되는 성질이 있다. 따라서 태양 물리학자들은 이 특정 파장을 관찰하기 위해 우주선을 이용한다.

NASA는 20일 홈페이지를 통해 왜 눈에 보이지 않는 자외선을 이용해 태양을 관찰해야 하는지 이유를 설명했다.

NASA(미항공우주국)의 고다드 우주항공센터 태양 역학 관측소(SDO; Solar Dynamics Observatory)의 프로젝트 과학자 딘 페스넬은 "자외선은 지구 대기를 통과할 수 없고, 우리 눈으로 볼 수 없기 때문에 보통의 광학 망원경으로는 이 빛의 스펙트럼을 관찰할 수 없다"고 말한다.

SOHO(태양역학관측소)에 장착된 4개의 망원경이 우리 눈으로 볼 수 없는 극자외선의 활동을 관측한 장면 (사진=NASA)

자외선 빛의 파장을 관찰하기 위해 몇몇 우주선은 특수한 장치를 장착하고 있다. 일례로, SDO는 자외선 스펙트럼으로 태양의 이미지를 촬영할 수 있는 4개의 망원경을 보유하고 있으며, 자외선 빛이 이 망원경을 통과하면 특수 코팅 거울이 이를 여과, 증폭함으로써 소멸을 막는다.

SOHO(Solar and Heliospheric Observatory, 태양과 태양권관측소)의 프로젝트 과학자 조지프 거먼은 "그것이 자외선이건, 적외선이건, 가시광선이건, 방사선이건 우리는 태양이 어떻게 변하고 있고, 이런 변화가 지구 생명체에 어떤 영향을 미치는지 이해하려는 것"이라고 말한다.

자외선은 햇볕에 심하게 타면 피부암에 걸리는 것처럼 우리 피부에 분자 방사선 손상을 입힌다. 자외선의 4촌이라 할 수 있는 극자외선, 이와 관련된 태양폭풍은 통신과 우주선의 항해를 교란시킬 잠재적인 위험이 된다.

딘 페스넬 연구원은 "극자외선은 매우 위험하고, 강력한 양자이기 때문에 어떤 일련의 사건들이 이런 양자를 만들게 되는지 이해하려는 것"이라고 설명한다.

다행히 지구의 대기는 태양이 방사하는 빛의 상당부분을 흡수하고, 그 덕분에 지구에 생명체가 살아갈 수 있게 되었다. 이는 반대로 극자외선을 연구하려면 우주의 진공상태에서 기계를 이용해야 한다는 것을 의미한다.

태양 폭풍은 정전과 휴대폰, 통신 장애, 항공 운송 지연 등의 문제를 야기한다. 태양에서 나오는 극자외선을 관찰하면 태양 폭풍의 근원을 알 수 있다.

SOHO가 2010년 8월 6일 촬영한 태양폭발(왼쪽 위)과 태양 둘레에서 극자외선 형태로 분출되는 코로나 질량 분출(오른쪽) (사진=NASA)

태양 대기에서 무슨 일이 일어나는지 이해하면 '코로나 질량 분출', '표면 폭발' 등 태양의 강력한 이벤트가 언제 발생할지 예측할 수 있다.

NASA의 태양 시각화(visualization) 전문가인 잭 아일랜드는 "태양에서 어떤 사건이 발생하는지 즉시 파악하면 지구 환경에 어떤 영향을 미치는지 평가하는 컴퓨터 모델을 이용해 적절한 대비책을 만들 수 있다"고 말한다.

NOAA(미국 국립기후자료센터)의 우주 기후 예측센터는 이 정보를 이용해 전력 회사와 항공사 등을 상대로 정전과, 승객의 안전에 문제가 생기지 않도록 필요한 조치를 취하도록 경고하게 된다.