태양계의 가장자리의 모습은 어떻게 생겼을까?

지구는 태양계 가장자리에서 여섯 번째 행성입니다. 이는 우리가 춥고 살기 힘든 개척지 근처에 너무 가까이 있지 않다는 것을 의미합니다. "우리는 수년에 걸쳐 다양한 우주선을 보냈는데 태양계의 가장자리가 어떻게 생겼는지 아시나요?" 질문에 대한 대답은 "예"입니다. 하지만 이는 아직 진행 중인 작업으로 최신 개발 중 하나인 태양계 가장자리의 3D 지도를 만드는 데 13년이 걸렸으며, 외부 태양권이라고 불리는 이 신비한 경계에 대한 몇 가지 비밀을 더 밝혀냈습니다.

 

뉴멕시코주 로스앨러모스 국립연구소의 우주과학 연구원이자 3D 지도 연구를 수행한 팀장 댄 레이센펠드는 "외부 태양권은 태양풍, 즉 태양에서 방출되는 하전 입자의 흐름이 태양계 너머의 빈 공간에 스며드는 성간 복사에 의해 '편향되고 뒤로 휘감기는' 공간 영역을 표시한다"라고 말했습니다. 즉 태양풍과 성간입자가 태양계의 먼 곳에서 만나 경계를 형성하는 것입니다. 나사에 따르면 1977년 발사된 나사 우주선 보이저 1호가 성간 공간을 횡단한 2012년에 지구인들은 처음으로 태양계 바깥 가장자리를 엿볼 수 있었습니다. 보이저 2호는 그리 멀지 않았으며. 2018년에도 이러한 위업을 반복했습니다. 바흐, 루이 암스트롱, 혹등고래 노래로 가득 찬 황금 음반과 과학 장비를 갖춘 보이저 1호와 2호는 태양 입자의 급격한 감소와 상당한 증가를 보고했습니다. 캘리포니아 공과대학의 나사 제트추진연구소에 따르면, "그들이 태양계를 떠날 때 은하 방사선에 노출되어 있다"라고 합니다.

 

새로운 3D 지도는 태양권에 대해 더 많은 정보를 제공합니다. 태양과 행성이 자리 잡은 내부층은 대략 구형이며 모든 방향으로 약 90AU(천문단위)로 확장되어 있는 것으로 생각됩니다. 1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리로, 약 9,300만 마일 또는 1억 5,000만 킬로미터입니다. 외부층은 훨씬 덜 대칭적입니다. 끊임없이 움직이는 태양이 우주 복사를 만나 앞의 공간을 통과하는 한 방향에서 외부 태양권은 약 110AU까지 확장되지만 반대 방향에서는 훨씬 더 길어 최소 350AU가 됩니다. 이러한 대칭성 부족은 은하수를 통과하는 태양의 움직임에서 비롯됩니다. 이는 태양이 앞에 있는 은하 방사선과 마찰을 겪고 그 여파로 공간이 깨끗해지기 때문입니다. 레이센펠드는 "성간 물질에는 많은 양의 플라스마(하전 입자)가 있으며, 꽤 둥근 내부 태양권은 이를 지나가는 플라스마 흐름의 장애물이다"라고 과학 학술지에 말했으며, "그것은 물이 시냇물에 있는 바위 주위를 돌고 있는 것과 같은 효과를 가지고 있다"라고 설명했습니다. 물이 앞의 바위에 충돌하고 그 뒤에는 고요함이 숨어 있습니다. 3D 지도에 대한 측정값은 2008년에 출시되었으며, 나사에 따르면 '버스 타이어 크기'인 성간 경계 탐색기를 사용하여 수집되었습니다. 레이센펠드는 "중력을 무시하고 고산 절벽을 오르는 것으로 알려진 아이벡스 산양을 언급하면서 '동물처럼'이라고 발음한다"라고 말했습니다. 하지만 아이벡스가 정말 좋아하는 동물은 바로 박쥐입니다.

 

많은 박쥐는 소리의 펄스를 방출하고 에코의 시간 지연을 사용하여 먹이까지의 거리를 파악하여 모기와 같은 곤충을 사냥합니다. 마찬가지로 성간 경계 탐색기는 태양계 가장자리에서 반사되는 태양풍 입자를 감지하여 레이센펠드와 그의 동료들이 왕복 시간을 측정하여 관련 거리를 결정할 수 있도록 했습니다. 레이센펠드는 "태양은 펄스를 보낼 것이다. 그런 다음 우리는 외부 태양권에서 반환 신호를 수동적으로 기다린다. 그리고 그 시간 지연을 사용하여 외부 태양권이 있어야 하는 위치를 결정한다"라고 설명했습니다. 태양이 은하수의 바깥 가장자리를 돌 때, 태양풍은 우주 방사선을 막아 보호 거품을 형성합니다. 레이센펠드는 "방사선이 우주선에 손상을 줄 수 있고 우주비행사의 건강에 위험할 수 있기 때문에 이것은 우리에게 좋다"라고 말했습니다. 그러나 그 경계는 장기적으로 이런 식으로 유지되지 않을 수도 있습니다. 레이센펠드는 태양풍의 강도와 태양에 있는 점의 수 사이에 상관관계가 있다고 지적했습니다. 흑점은 내부의 강렬한 자기 교란의 결과로 태양 표면에 일시적으로 나타나는 상대적으로 어두운 부분입니다. 태양 관찰자들에게 마운더 극소기로 알려진 기간인 1645년부터 1715년까지 흑점은 거의 없었으며, 따라서 태양풍도 약했을 수 있습니다.

 

레이센펠드는 "태양 흑점은 거의 100년 동안 사라졌으며, 만약 그런 일이 일어난다면 태양권의 모양도 크게 변했을 수 있다"라며, "우리는 태양 활동의 변화를 확인하고 있으며, 언제든지 또 다른 방황하는 극소기가 발생할 수 있다"라고 덧붙였습니다. 태양권의 차폐 효과가 시간이 지남에 따라 변할 수 있다는 것을 걱정하는 것은 하늘의 별 문제가 아닙니다. 태양권에 대해 더 자세히 알아보기 위해 나사는 2025년에 성간 매핑 및 가속 탐사선이라는 새로운 임무를 시작할 계획입니다. 모든 것이 계획대로 진행된다면 성간 매핑 및 가속 탐사선은 태양풍과 우주 복사 사이의 상호 작용에 대한 자세한 내용을 공개할 것입니다.