난제 해결 과학계 잇단 ‘낭보2題’…국내 연구진은 ‘지구 방사선대’ 비밀 풀고

천문연구원 생성·구조원리 첫 규명 美플라즈마 물리학저널 논문 게재 국내 연구진이 ‘지구 방사선대’(Van Allen Belt)의 생성 비밀을 알려주는 단서를 찾아냈다.

한국천문연구원은 지구 방사선대의 생성과 구조 원리를 밝혀줄 사실을 규명하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.

지구 방사선대는 우주 날씨 변화와 관련해 인공위성에 심각한 피해를 줄 수 있기 때문에 천문학자들의 주요 연구대상이다. 지구 방사선대는 지구 적도 주변에서 도넛 모양의 띠를 형성하며 강한 방사선 피해를 줄 수 있기 때문에 우주환경에서는 ‘위험 지대’로 통한다. 따라서 인공위성의 궤도는 되도록 이 위험 지대를 피해서 설정되고 있다.

황정아 박사가 이끄는 천문연구원 국제연구팀은 나사(NASA)의 반 앨런 프루브 위성(Van Allen Probes, VAP)의 관측 자료를 분석해 지구 방사선대 특정한 주파수의 정전기 파동(frequency Upper-Hybrid~40kHz)을 발견했다.

이어 이 파동과 특정 에너지 영역의 전자들(1-50keV)의 상관관계를 최초로 입증했다. 연구팀은 태양활동이나 다른 전자기 파동(electromagnetic waves) 현상이 거의 관측되지 않는 극소기, 우주환경이 아주 조용한 상태에서 정전기 파동(electro-static waves)의 존재를 확인하고, 특정 에너지 영역(hot electrons) 전자들과의 상관관계를 입증했다.

연구팀의 성과는 지구 방사선대가 오랫동안 현재 형태를 유지할 수 있었던 비밀을 풀 수 있는 중요한 단서가 될 것으로 기대된다.

방사선대 생성의 비밀을 풀기 위해 NASA에서는 2012년 반 앨런 프루브 라는 쌍둥이 위성을 발사했고, 이 위성들은 현재까지 방사선대에 상주하며 관측을 계속해오고 있다. 한국천문연구원은 NASA와 함께 위성 데이터 수신국을 운영하고 공동 연구를 진행 중이다.

한편 이번 연구논문은 미국 플라즈마 물리학 저널(Physics of Plasmas) 6월 20일자에 게재됐다. 미국 물리학회 홈페이지에 주목할 만한 과학 논문으로도 소개됐다.

최상현 기자/