자기 스위치백Magnetic Switchbacks

한마디로 말하면

태양은 거대한 자석과 같아서 우주 공간으로 보이지 않는 자석의 힘줄(자기장)을 뻗어 내요. 원래 이 줄기는 태양 밖으로 곧게 뻗어 나가야 하지만, 가끔 알파벳 Z나 S 모양으로 날카롭게 꺾였다가 원래대로 돌아오는 현상이 나타나요. 이렇게 자기장 방향이 갑자기 뒤집히는 것을 '자기 스위치백'이라고 불러요.

어떤 원리일까요?

태양에서는 전기를 띤 아주 작은 입자들의 바람인 '태양풍'이 불어 나와요. 자기장 줄기는 이 태양풍을 타고 우주 멀리 퍼져 나가죠. 그런데 태양 표면 근처에서는 닫혀 있던 자기장 고리와 열려 있는 자기장 줄기가 서로 부딪치며 끊어졌다가 새로 이어지는 일이 자주 일어나요.

이 과정에서 자기장 줄기가 날카롭게 꺾이면서 엄청난 에너지를 품게 돼요. 꺾인 부분이 팽팽한 용수철처럼 태양풍을 강하게 밀어내며 우주로 날아가는데, 이 꺾인 자기장 덩어리가 지나갈 때 태양풍의 빠르기가 갑자기 빨라져요. 시간이 지나 태양에서 멀어지면 꺾였던 줄기는 스르륵 펴지며 원래 모습을 되찾아요.

생활 속에서 비유하면

긴 줄넘기 줄의 한쪽 끝을 잡고 위아래로 힘차게 흔들어 본 적이 있을 거예요. 손목에 스냅을 주어 강하게 흔들면, 줄에 굽이치는 물결 모양이 생겨 반대쪽 끝으로 빠르게 달려가는 모습을 볼 수 있어요. 자기 스위치백도 태양에서 출발한 에너지가 자기장 줄기를 타고 우주로 달려가는 거대한 물결인 셈이에요.

또 산길이 너무 가팔라서 기차나 자동차가 지그재그로 방향을 꺾으며 올라가는 길을 '스위치백'이라고 불러요. 우주에 있는 자기장 줄기가 꼭 이 지그재그 산길처럼 꺾여 있어서 같은 이름이 붙었어요.

왜 중요할까요?

과학자들은 오랫동안 한 가지 수수께끼를 풀지 못했어요. 태양 표면은 온도가 약 6,000도인데, 그 바깥쪽 대기인 '코로나'는 왜 수백만 도나 될 만큼 뜨거운지, 그리고 태양풍은 어떻게 초속 수백 km라는 엄청난 빠르기로 가속되는지 알 수 없었거든요.

미국 항공우주국(NASA)의 파커 태양 탐사선이 태양 가까이로 날아가 관측한 덕분에, 자기 스위치백이 태양의 바깥 대기를 뜨겁게 달구고 태양풍을 빠르게 밀어 주는 핵심 열쇠라는 사실이 밝혀졌어요. 이 원리를 정확히 알면 태양풍이 지구에 부딪쳐 인공위성이나 통신을 방해하는 '우주 날씨'를 더 정확하게 예보할 수 있어요.