태양 광구서 첫 포착된 소용돌이, 코로나 난제 푼다

태양 표면인 광구를 역대 최고 해상도로 담은 관측 이미지가 공개됐다. 미국 국립과학재단의 다니엘 K. 이노우에 태양 망원경(DKIST)이 확보한 이번 영상에서는 이론적으로 예측돼 온 ‘켈빈-헬름홀츠 불안정성(KHI)’이 광구에서 처음으로 직접 확인됐다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처’에 실렸다.

미국 하와이 마우이섬 할레아칼라 순상화산 정상 인근에 설치된 DKIST는 직경 4m의 주경으로 빛을 모으는 세계 최대 규모의 태양 망원경이다. 연구진은 관측·분석 기술을 새로 개발해 이미지 품질을 끌어올렸고, 광구의 미세한 움직임 속에서 독특한 파동 형태를 찾아냈다. 분석 결과 이 패턴은 서로 다른 속도로 움직이는 두 유체의 경계에서 교란이 파동이나 소용돌이로 커지는 KHI로 검증됐다.

KHI는 지구 대기의 구름이나 해양 흐름에서도 나타나지만 태양 광구에서 관측된 사례는 없었다. 이번 발견은 태양의 자기장 구조와 대기 역학을 미시적 규모에서 파악할 수 있는 단서를 제공한다. 특히 약 섭씨 5500도인 광구보다 외곽 대기층인 코로나가 약 200만도로 훨씬 뜨거운 ‘코로나 가열 문제’를 규명할 실마리로 주목된다. 연구진은 KHI가 표면의 에너지를 코로나로 전달해 고온 유지에 기여할 가능성을 살피고 있다.

연구팀은 앞으로 인공지능과 컴퓨터 분석 기술을 적용해 태양 광구 전역에서 KHI 발생 흔적을 자동으로 탐지할 계획이다. 이를 통해 이 현상이 얼마나 광범위하게 나타나는지 확인하고, 코로나로 전달되는 에너지의 규모와 태양 자기장 형성 과정에 미치는 영향을 분석한다. 이번 초고해상도 데이터는 KHI와 코로나 가열의 연관성을 검증하고 태양 물리학의 핵심 난제를 연구하는 기반으로 활용될 전망이다.