최대 태양 활동의 가속화로 20년 동안 볼 수 없었던 수준에 도달했다

최근 과학자들은 "최대 태양 활동이 예상보다 빨리 도래해 20년 동안 볼 수 없었던 수준에 도달했다"라는 연구 결과를 발표했습니다. 과학자들에 따르면 태양의 폭발은 위성과 전력망을 위협할 수 있으며 더 나은 예측의 필요성을 강조합니다. 지난 2019년 태양이 11년 주기의 자기 활동 주기에서 최소치에 가까워지자 12명의 과학자는 다음 정점을 예측하기 위해 모였습니다. 몇 년이 지난 현재 나사(NASA)와 국립 해양 대기청(NOAA), 국제 우주환경청(ISES)이 소집한 패널의 공식 예측이 빗나갔다는 것은 더욱 분명해지고 있습니다. 이미 예측치를 넘어선 태양의 활동은 지난 20년 동안 볼 수 없었던 수준에 도달했습니다.

 

연구원들은 "태양의 최대치는 예상 일정보다 몇 달 앞 당겨져 곧 도달할 수도 있다"라고 말했습니다. 오울루 대학의 물리학자인 일리야 우소스킨은 "패널은 분명히 그것을 과소평가했다"라고 지적했습니다. 이러한 불일치는 태양 관찰의 필요성을 강조했습니다. 이것은 이온화된 가스를 휘젓는 발전기에 영향을 미치는, 알려지지 않은 요인을 가리킬 수도 있습니다. 콜로라도 볼더 대학의 태양 물리학자 마크 미쉬는 "나는 우리가 발전기를 이해하는 측면에서 진전을 이루고 있다고 생각하고 싶지만, 아직 해야 할 일이 있다"라고 이야기했습니다.

 

위험 수준은 높게 나타났습니다. 활동이 최고조에 달할 때 태양은 지구에 충돌하는 입자 폭풍을 더 자주 발생시켜 위성을 위협하고 무선 전송을 방해하며, 전력망에 과부하를 줍니다. 밀러스빌 대학교의 태양 물리학자인 타미타 스코프는 "이전 주기가 유난히 가벼웠기 때문에 우리는 잘못된 안일함에 빠졌다"라며 입을 열었습니다. 과학자들은 일반적으로 흑점, 즉 자기장 루프 매듭에 의해 발생하는 활동의 섬광을 계산해서 태양 주기를 추적합니다. 흑점의 수는 태양 주기가 진행되는 동안 증가하다가 자기 활동이 가라앉으면서 0에 가깝게 떨어집니다. NASA-NOAA-ISES 예측 패널은 2019년 만났을 당시 약 60개의 서로 다른 모델을 분석했으며, 각각의 예측 모델은 흑점의 최대 수와 도착 시기에 대한 추정치를 제공했습니다.

 

일부 모델은 순전히 통계적이며, 수 세기에 걸친 흑점 관측을 추정하여 예측합니다. 몇몇 사람들은 관찰이 가능한 전구체에 의존하며 이들은 태양 극소기에서 태양 극의 자기장 강도처럼 주기와 상관관계가 있다고 판단했습니다. 주기의 진행과 태양의 자전 방식에 따라 필드 라인은 도넛 모양으로 감겨지고 시드 필드는 더욱 강력해집니다. 이는 극보다 적도에서 더 빠르게 회전한다는 의미입니다. 기후 모델처럼 작동하는 세 번째 범주는 가능한 한 많은 관측 가능한 데이터를 수집한 다음 물리 법칙을 사용하여 태양의 발전기와 이동하는 자기장을 시뮬레이션하는 고급 컴퓨터 모델에 의존합니다.

 

일주일 동안 다양한 접근법의 장점을 논의한 패널들은 투표를 통해 합의했습니다. 이들은 "월별 흑점 수는 오는 2025년 7월 약 115개로 최고조에 달할 것"이라 전망했습니다. 이는 이전 주기와 유사하게 상대적으로 약한 주기가 되지만, 태양은 이미 예상보다 더 빨리 깨어났습니다. 연구원들은 "7월에는 159개의 흑점을, 8월에는 115개의 흑점을 기록했다"라고 보고했습니다. 패널의 공동 의장을 맡은 사우스웨스트 연구소의 물리학자 리사 업튼은 "우리가 정말 제대로 이해한 걸까"라고 질문을 던진 뒤 "그렇지 않다"라고 자답했습니다. 리사 업튼은 "그러나 우리가 여기서 하려는 일과 관련된 불확실성의 수준을 고려하면 실제로는 꽤 좋은 예측"이라고 덧붙였습니다.

 

업튼은 패널의 예측이 실패한 한 가지 이유는 전구체 및 발전기 모델을 제공하고 구동하는 관측의 품질과 수명이라고 봤습니다. 업튼은 "가장 중요한 것은 극 자기장의 강도"라고 주장했습니다. 이러한 측정값은 주로 햇빛 스펙트럼에서 극장의 흔적을 볼 수 있는 윌콕스 태양 관측소에서 나온 것입니다. 그러나 망원경은 해상도가 상대적으로 낮고 시야도 제한적입니다. 파이어 플라이 및 솔라리스와 같은 NASA의 임무는 우주선을 태양에 더 가깝게 보내 현장을 직접 조사하지만, 아직 개발 단계에 있습니다.

 

다른 연구자들은 더 깊은 걸림돌이 있다며 의심을 제기했습니다. 극 자기장과 그에 따른 태양 활동 사이의 관계는 불과 수십 년에 걸친 측정을 통해 도출되었으며, 여기에는 다른 요인들이 작용할 수도 있습니다. 단서는 태양물리학자이자 국립대기연구센터 부소장인 스캇 매킨토시가 이끄는 관측에서 나왔습니다. 매킨토시와 동료들은 20년 동안 태양의 극자외선 이미지에서 수백만 개의 밝은 점을 추적해 왔으며, 이는 태양의 피부 아래로 이동하는 자기장의 흔적 밴드로 여겨집니다.

 

밝은 점은 두 개의 태양 주기에 걸쳐 패턴을 따르며 클러스터는 첫 번째 태양 주기가 시작될 때 중위도에서 일상적으로 나타납니다. 태양 활동이 최고조에 달했다가 하락하고 다시 최고조에 달하면서 이것은 적도를 향해 이동합니다. 두 번째 주기가 끝나면 연구자들이 '터미네이터 이벤트'라고 부르는 지점이 갑자기 사라지게 되는데 이 사건 직후 밝은 점은 중위도에 다시 나타나고 주기가 새로 시작됩니다. 매킨토시는 이중 주기 패턴과 후속 주기의 기본 필드 밴드가 때로는 건설적으로 상호 작용하여 태양 활동을 증가시켜야 한다고 봤습니다. 매킨토시는 "연속적인 터미네이터 사건의 시기를 사용해 이러한 간섭과 다음 태양 최대치의 높이 및 시기를 예측할 수 있다"라고 설명했습니다.

 

앞선 2021년 12월 터미네이터 사건을 발견한 이 연구팀은 이후 "이 주기의 흑점은 2024년 초쯤 약 184개로 정점에 이를 것"이라고 예측했습니다. 미쉬는 "이것은 매혹적인 패턴이며 발전기 이론에 도전할 것"이라고 말했습니다. 2019년 패널 예측에 사용된 발전기 모델을 연구한 인도 과학 교육 연구 콜카타 연구소의 천체물리학자인 디비엔두 난디는 터미네이터 사건의 예측력을 믿지 않았습니다. 난디는 "여전히 밝은 점이 중요한 신호일 수 있다"라고 강조했습니다. 난디는 "발전기 시뮬레이션은 지난 10년 동안 큰 발전을 이루었으며 이제 극지 종자 밭도 꽤 잘 예측하고 있다"라고 전했습니다.

 

전반적인 태양 활동이 예측을 훨씬 뛰어넘는 수준으로 계속해서 증가한다면 과학자들은 극지방이 실제로 태양 주기를 이끄는 유일한 요인인지 다시 생각해 봐야 할 것입니다. 매킨토시의 관찰에서 알 수 있듯이 태양 내부에 남아 있는 자기장의 상호 작용은 다음 주기에 발자국을 남기고 있을 것입니다. 현재 자신의 모델을 조사하고 있는 것처럼 보이는 난디는 "이 예측 분야에 한 가지 확실한 것이 있다면, 그것은 우리가 항상 틀렸다는 것을 증명하고 다시 처음으로 돌아갈 준비가 되어 있어야 한다는 것이다"라고 덧붙였습니다.