서울대가 참여한 국제 공동 연구진이 젊은 태양과 유사한 별(항성)에서 강력한 플라스마 폭발이 다중 온도로 일어나는 현상을 세계 최초로 관측했다고 27일 밝혔다.이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 천문학'에 이날 게재됐다.
플라스마는 태양처럼 초고온, 초고압 상태에서 물질이 원자핵과 전자가 분리된 상태를 말한다. 태양폭풍은 태양의 표면에서 발생하는 폭발인 플레어와, 이와 연관돼 밖으로 방출되는 거대한 플라스마 덩어리인 코로나질량방출(CME)로 구성된다.
오늘날에도 이런 폭풍은 지구의 자기권과 충돌해 위성 통신 장애나 오로라 현상을 유발하지만, 과거의 태양폭풍은 그보다 훨씬 강력하고 빈번해 지구에 더 큰 영향을 줬을 것으로 추정된다. 그러나 수십억 년 전의 태양을 직접 관측하는 것은 불가능해 이를 밝히기 어려웠다.
국제 공동 연구진은 태양과 비슷한 젊은 별을 통해 그 단서를 찾고자 했다. 채종철 서울대 물리천문학부 교수 연구진이 참여한 국제 연구진은 태양의 나이가 1억년보다 어렸을 때의 모습과 비슷한 '용자리 EK별'을 대상으로 허블우주망원경과 한국·일본의 지상망원경을 연계해 정밀 공조 관측을 했다.
한국천문연구원의 보현산천문대에 설치된 고분산에셸분광기(BOES)를 이용한 가시광 관측과 허블의 자외선 분광 데이터를 함께 분석한 결과, 이 별에서는 서로 다른 온도를 지닌 플라스마가 연속적으로 분출되는 장면이 포착됐다.
연구진은 먼저 절대온도로 10만K(켈빈, 1K는 섭씨 영하 273도)에 달하는 뜨거운 플라스마가 초속 300~500㎞의 빠른 속도로 방출되는 순간을 확인했고, 약 10분 뒤에는 온도 1만K의 차가운 플라스마가 초속 70㎞로 지속적으로 분출되는 것을 관측했다.
이는 코로나질량방출이 여러 온도의 플라스마가 복합적으로 일어나는 현상임을 보여주는 첫 번째 관측 증거로, 과거 태양에서도 훨씬 강력한 폭풍이 빈번했음을 뒷받침한다.
채종철 교수는 "젊은 태양의 잦은 폭풍은 초기 지구의 자기장을 약화시키고 대기를 일부 벗겨내는 동시에, 강한 우주방사선을 만들어 생명체의 출현 환경에 영향을 미쳤을 것"이라고 설명했다.
참고 자료
Nature Astronomy(2025), DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-025-02691-8