태양계 이야기 901 - 태양계 경계의 역동적인 모습을 확인한 IBEX

(A diagram depicting the boundary layer of the heliosphere, called the heliopause, and the termination shock, where the solar winds slow to subsonic speeds. Credit: NASA/IBEX/Adler Planetarium)

(The first three-dimensional map of the boundary between our solar system and interstellar space, called the heliopause. Credit: Los Alamos National Laboratory)

태양계 외부에서 날아오는 고에너지 입자와 태양풍의 흐름을 측정하기 위해 발사된 나사의 탐사선인 Interstellar Boundary Explorer (IBEX)이 태양계의 경계인 헬리오포즈 (heliopause, 태양권 계면)를 관측한 결과를 발표했습니다. 헬리오포즈는 태양에서 나오는 물질인 태양풍의 압력과 성간 입자의 압력이 같아지는 부위로 이 범위 밖에서는 태양풍 입자가 거의 사라지기 때문에 태양계의 경계로 불립니다.

헬리오포즈: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5677764&cid=40942&categoryId=32286

로스 알라모스 미 국립 연구소의 댄 레이센펠드 (Dan Reisenfeld, a scientist at Los Alamos National Laboratory)가 이끄는 연구팀은 2009-2019년 사이 관측한 IBEX 데이터를 이용해서 헬리오포즈의 모습을 관측했습니다. 물론 IBEX는 헬리오포즈가 아니라 지구 궤도를 도는 위성이지만, 초음파처럼 멀리서 날아오는 입자를 관측해 직접 가지 않고도 헬리오포즈의 범위와 거리를 알 수 있습니다.

연구팀에 따르면 헬리오포즈는 완전한 구형이 아니라 한쪽이 넓게 퍼진 불규칙한 타원형입니다. 그 이유는 태양이 일정한 속도로 성간 가스 사이를 지나면서 꼬리처럼 흔적으로 남기기 때문입니다. (사진 참조) 헬리오포즈는 태양의 진행 방향으로는 반지름 120AU 정도 거리에 있고 반대 방향으로는 350AU 거리까지 퍼져 있습니다. 다만 이는 고정된 경계가 아니라 태양 활동에 따라 변하는 역동적인 경계입니다.

(동영상)

과학자들은 대중적으로 유명한 보이저 1/2호의 활약 뿐 아니라 대중에게는 아직 생소한 IBEX 탐사선이 도움으로 태양계의 끝자락이 어떻게 되어 있는지 상세한 정보를 얻었습니다. 하지만 모든 의문이 해결된 것은 아닙니다. 앞으로 추가 관측 및 차세대 우주 탐사선을 통해 태양계의 마지막 부분이 어떤 구조로 되어 있는지, 그리고 외부 우주 공간은 어떤 환경인지에 대한 정보를 더 구체적으로 얻을 수 있을 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2021-06-boundary-heliosphere.html

https://newatlas.com/space/first-map-heliopause-interstellar-space/

Daniel B. Reisenfeld et al, A Three-dimensional Map of the Heliosphere from IBEX, The Astrophysical Journal Supplement Series (2021). DOI: 10.3847/1538-4365/abf658

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