지구 상공 거대 플라스마는 ‘튜브형’…첫 포착 성공

우리 눈에 보이지 않지만 지구 상공에 거대한 튜브형의 플라스마 구조가 있는 것이 처음으로 확인됐다. 이런 구조의 존재는 60년 전부터 예측됐지만 실제로 포착한 것은 이번이 처음이다.

호주 시드니대의 학부생인 클레오 로이가 이를 논문 주제로 선택, 관측해내 더 큰 이목이 쏠리고 있다.

로이 학생은 이전까지 시도되지 않았던 새로운 방법으로 서호주에 있는 ‘머치슨 광시야 간섭계’(MWA) 전파망원경을 자기권 관측에 이용할 수 있는 것을 알아냈고 실제로 증명했다.

로이는 “고밀도 플라스마와 저밀도 플라스마가 번갈아 줄무늬를 만들고 지구의 자력선을 따라 오로라처럼 하늘하늘 흐르고 있었다”고 말했다.

로이는 자기권에 평행하면서 이온층과 플라스마권을 연결하는 플라스마 튜브의 높고 낮은 일련의 밀도를 탐지했다. 지상으로부터 약 600km 높이에 있는 이온층 상부를 측정했다.

그 결과, 이온층 상부는 플라스마권 쪽이 있는 위쪽으로 향해 이어지고 있었다. 이 위치는 중성 대기가 끝나는 곳으로 이후 플라스마로 변한다. 플라스마 튜브는 서서히 움직이므로 망원경으로는 간섭 효과가 변하는 것을 볼 수 있다.



로이가 이용한 MWA는 3㎢짜리 사막 땅에 설치된 128개의 바둑판식 안테나로 구성돼 있다. 그녀는 이를 동쪽과 서쪽으로 나눠 관측함으로써 3차원 관측을 가능하게 했다.

넓은 공역에 걸친 플라스마의 움직임을 MWA에서 연속으로 기록하는 것으로 이번 발견이 이뤄졌다.

사실 MWA는 천문학 연구에 있어 그리 넓은 시차를 갖지 못하지만, 지구에 가까이 있는 것을 관측할 때는 얘기가 달라진다. 이를 이용하면 AKA나 ALMA 망원경도 시각적인 발견을 많이 할 듯하다.

한편 이번 연구성과는 학술지 지구물리학 연구 레터스(Geophysical Research Letters) 최근호(5월25일자)에 게재됐다.

사진=클레오 로이/시드니대/CAASTRO

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr