파커 태양 탐사선이 코로나 가장자리 근처에서 측정하고, 나중에 우주선 정렬 중에 더 먼 거리에서 태양 궤도선이 측정한 태양풍. / Smithsonian·NASA·ESA

무엇이 태양풍(solar wind)을 가열하고 가속하는 파동을 만들어낼까. 두 태양 탐사선이 오랫동안 풀리지 않은 태양의 수수께끼를 설명해 주는 데이터를 수집했다. 두 우주선은 거리는 멀지만 운 좋은 타이밍으로 정렬하면서 같은 태양풍을 포착할 수 있었다.

유럽우주국(ESA)과 사이언스뉴스오알지 등에 따르면, NASA의 '파커 태양 탐사선(Parker Solar Probe)'은 태양의 코로나 근처에서 태양풍의 세부 데이터를 측정했고, ESA의 '태양 궤도선(Solar Orbiter)'은 더 먼 거리에서 이를 확인해 태양풍 파동의 에너지가 태양 자기장의 큰 변동에서 비롯됐음을 밝혀냈다. 태양 궤도선은 ESA와 NASA가 국제 협력으로 진행하는 임무로, 운영은 ESA가 맡고 있다.

NASA와 ESA의 탐사선이 얻은 데이터는 알펜파(Alfvén waves)로 알려진 플라스마 파동이 태양의 외부 대기를 떠날 때 태양풍에 에너지를 주입하여 태양풍이 훨씬 더 뜨겁고 빠르게 되는 것을 설명할 수 있다고 탐사관련 과학자들이 설명했다. 이는 태양 물리학자들의 예상을 뛰어넘는 수준. 태양풍에는 태양 궤도선이 있는 태양에서 더 멀리 사라지는 파커 태양 탐사선 근처의 자기 스위치백(magnetic switchback), 즉 큰 진폭의 자기파가 포함되어 있다.

우주시대가 시작된 이래로 로봇 탐사선이 처음으로 지구 대기를 떠난 이후, 과학자들은 태양의 대기에서 방출되는 전하 입자의 흐름인 태양풍이 태양계로 불어가면서 가속된다는 사실을 알고 있었다.

알펜파는 플라스마가 자기력 선(magnetic field lines)에 수직방향으로 진동할 때, 자기력 선을 따라 전파되는 파동이다. 이 파동은 태양풍의 가열과 가속에 관여한다. 이전에 지구에서 관측된 알펜파는 태양 근처에서 흔들리는 모습이었다. 태양풍의 속도와 온도에 대한 오랫동안 해결되지 않은 문제를 설명하는 데 중요한 역할을 한다.

매사추세츠주 하버드-스미스소니언 천체물리학 센터의 태양물리학 연구원인 예이미 리베라는 "두 우주선이 같은 태양풍을 가로채면서 이 파동의 에너지를 수량화할 수 있게 됐다"고 말했다. 이 연구결과는 알펜파가 태양풍을 가열하고 가속할 수 있다는 강력한 증거를 제공했다는 평가를 받고 있다. 

이같은 관측을 분석 연구한 '태양풍을 가열하고 가속하는 큰 진폭의 알펜파에 대한 현장 관측' 논문은 8월 29일자 '사이언스(Science)'에 게재됐다.

이번 연구 결과에 모든 과학자들이 수긍하고 있는 것은 아니다. 일부는 태양풍의 복잡성을 고려하지 않았다고 여기며, 두 탐사선이 같은 플라스마 스트림(stream)을 가로채지 않았을 수도 있다고 주장한다. 그렇지만 이번 연구는 태양풍과 알펜파 사이의 상호작용을  더 자세히 이해하는데 도움이 된다는 것이 대체적 평가로, 태양풍과 태양의 물리적 특성에 대한 인식의 폭을 넓혀줄 것으로 기대된다.