[과학을읽다]요즘 태양이 더 뜨거운 이유?…1조 볼트급 폭발 있었다

美 미시건주립대 연구팀
1조eV급 감마선 관측
"역대 최대 규모, 가장 밝게 빛나"

태양이 심상치 않다. 최근 역대 최대 규모의 폭발로 지구에 무려 1조 전자볼트(eV) 규모의 초강력 감마선이 쏟아져 온 것이 관측됐다.

미국 미시건주립대 연구팀은 지난 3일 물리학 학술지 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)'에 이같은 내용이 담긴 논문을 게재했다. 연구팀은 해발 고도 3962m의 멕시코 고산지대에 설치한 '고고도 수중 체렌코프 관측소( High-Altitude Water Cherenkov ObservatoryㆍHAWC)'라는 특이한 장비를 이용했다. 태양의 활동과 우주선(Cosmic-ray)을 관측할 수 있다. 개당 약 200t의 물이 저장된 300개의 대형 수조가 설치돼 있다. 우주에서 쏟아져 온 고에너지 감마선이나 우주선 입자가 수조 속을 통과할 때 발생하는 빛을 검출해 분석한다. 1957년 노벨 물리학상 수상자인 파벨 체렌코프가 발견한 원리에 따른 시설이다. 전하를 띤 입자가 물 등 특정 매체를 통과할 때 빛이 발생한다는 점을 응용했다.

이 관측시설은 2015년 완공된 후 365일 24시간 운영되고 있는데, 최근 가동 이래 가장 큰 감마선을 감지했으며 규모가 무려 1조eV에 이를 정도였다. 태양에서 나오는 감마선이 측정되기 시작한 후 가장 큰 강도다.

의문은 이번에 관측된 1조eV규모의 초강력 감마선 폭발의 원인이 불분명하다는 것이다. 그동안에도 태양에서 종종 강한 감마선 분출이 관측됐지만 강력한 태양 플레어 폭발에 따른 것으로 이번은 그렇지 않았기 때문이다. 태양 내부 핵융합 과정에서도 강한 감마선이 발생하긴 한다. 하지만 이것도 지구에서까지 관측할 정도의 강도는 아니다. 대신 강력한 적외선ㆍ자외선 파장이나 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 가시광선 파장을 발생하며, 가시광선의 경우 약 1eV의 에너지를 갖는데, 이번 연구팀이 관측한 태양 감마선은 무려 1조eV를 초과하는 수준이었고 그것도 여러 번 관측됐다.

천체물리학자들이 2011년 미 항공우주국(NASA)이 발사한 페르미 감마선 우주망원경을 통해 10억eV 이상의 에너지를 가진 감마선을 검출하기 시작했다. 하지만 장비의 한계로 2000억 eV까지 밖에 감지할 수 없는 장비상 한계가 있었다. 연구팀은 2015년부터 HAWC를 통해 그 이상의 고에너지를 가진 감마선 파장을 관측하기 시작했다. 이번 규모와 같은 고에너지의 감마선이 폭발했다고 하더라도 지구가 위험에 빠지진 않는다. 하지만 태양의 활동에 대한 새로운 연구의 장이 열렸다는 평가다.

스페이스닷컴은 "연구팀들이 상상을 초월한 강도 때문에 처음에는 관측 결과가 잘못된 줄 알았지만 결국 태양이 이처럼 강력한 밝기의 폭발을 할 수도 있다는 사실을 깨달았다"면서 "이번에 관측된 초강력 감마선 폭발 현상에 태양의 자기장이 어떤 역할을 했는지를 밝히는 것은 태양에 대한 이해의 폭을 넓힐 수 있는 중요한 문제"라고 지적했다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr