올해는 11년 주기로 반복되는 태양활동 주기 중 태양 극대기에 해당하는 해다. 태양은 극대기를 중심으로 태양의 자기장이 강해지고 태양 표면에서 흑점 활동이 활발해진다. 국내 연구진이 지난해 강력하게 발생했던 태양 지자기 폭풍 현상을 분석한 결과를 발표했다.
한국천문연구원(천문연) 태양우주환경그룹은 국내외 최신 위성과 지상 관측시스템을 통해 지난해 5월 10일부터 12일까지 발생한 G5급 지자기 폭풍을 관측하고, 원인과 물리적 메커니즘을 종합적으로 분석한 결과를 13일 공개했다. 연구 결과는 한국우주과학회지에도 실렸다.
지자기 폭풍은 태양에서 발생한 강력한 태양 폭풍이 지구에 도달해 지구 자기장을 교란하는 현상이다. 지자기 폭풍은 미 해양대기청(NOAA) 우주기상예측센터(SWPC)의 분석에 따라 G1(약함)부터 G5(극심함)까지 등급이 매겨진다. 지난해 5월에는 21년 만에 가장 강력한 G5급 지자기 폭풍이 발생했으며 올해 1월 1일에는 G4급 지자기 폭풍이 일어났다.
연구진의 분석 결과, 지자기 폭풍은 태양활동 영역 중 13664와 13668의 복잡한 자기장 구성에서 비롯된 X급 플레어와 여러 번의 코로나질량방출(CME)이 원인인 것으로 확인됐다. X급 플레어는 항성 표면에서 빛과 에너지가 터져 나오는 ‘태양 플레어’ 중 가장 강한 등급이다. 코로나질량방출은 태양의 바깥 대기인 코로나에서부터 행성간 공간으로 폭발적으로 분출되는 가스 구름 형태의 플라스마와 자기장을 말한다.
특히 지난해 5월 9일에 나타난 X2.2급 플레어가 주요 CME를 발생시켰고, 이전에 발생한 CME와 합쳐져 강력한 태양풍이 지구 궤도에 도달했다. 이로 인해 지구 자기권이 강하게 압축되고 남쪽으로 향한 행성간 자기장과 지구 자기장 사이에 강력한 자기 재연결이 발생했다. 결과적으로 지구 고위도 상층 대기에 에너지 유입이 증가해 지구 열권이 가열됐으며 전리권의 전자 밀도 변화가 일어났다. 연구진은 남극 장보고과학기지와 영천 보현산천문대에서 운영 중인 천문연 전천카메라를 통해 오로라를 확인했으며, 거창 감악산에 설치된 중성자 모니터를 통해서도 우주방사선 유입의 변화를 확인했다.
곽영실 천문연 책임연구원은 “G5급 지자기 폭풍을 다각도로 분석해 태양과 지구 자기권과의 상호작용과 전 지구적 영향, 메커니즘을 더 이해할 수 있게 됐다”며 “태양활동 극대기인 올해 우주 날씨 변화에 대한 이해에도 도움이 되며, 앞으로의 대비책 마련에 좋은 기초자료가 될 것이다”고 밝혔다.
한편 천문연은 한국우주과학회, 한국천문학회와 협력해 1월 13일부터 15일까지 태양우주환경 워크숍과 겨울학교를 개최한다. 국내 우주 날씨 연구자 100여 명이 천문연 본원에 모여 최신 동향을 발표할 예정이다. 이 행사에서는 지상과 우주 기반 첨단 관측 장비와 데이터 분석 기술을 활용해 태양 활동과 우주 날씨 변화를 지속적으로 모니터링한 내용을 공유하며, 우주 날씨 예측의 신뢰도를 높이는 방법들을 교류할 예정이다.
참고 자료
한국우주과학회지(2024), DOI: https://doi.org/10.5140/JASS.2024.41.3.171