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해왕성을 마지막으로 저, 보이저 2호의 행성 탐사는 끝이 났답니다. 하지만 그 후로도 보이저 1호와 함께 태양계 밖으로 날아가며 관측 자료를 계속 전송했지요. 20년 넘게 춥고 텅 빈 우주를 여행하던 어느 날, 탐사 장치에 갑자기 강한 우주선이 쏟아지기 시작했어요! 태양계의 끝에 도착한 거였죠!

▲ PDF에서 고화질로 확인할 수 있습니다.
 

작년 11월 5일, NASA의 보이저 팀은 “보이저 2호가 태양으로부터 약 180억km 떨어진 곳에서 성간 공간*에 돌입했다”고 발표했어요. 지구를 출발한 지 41년 만의 일이었어요. 그런데 아무것도 없어 보이는 공간에서 과학자들은 어떻게 보이저 2호가 태양의 영향을 벗어나 성간 공간으로 들어간 건지 알 수 있었을까요?

태양계는 행성, 혜성, 해왕성 바깥을 도는 소행성의 집합체인 ‘카이퍼 벨트’ 등 태양 주위를 돌고 있는 천체들을 말해요. 그런데 태양의 영향이 미치는 영역은 우리가 보통 태양계의 범위라 생각하는 해왕성까지의 거리보다 훨씬 넓어요. 태양은 플라스마 상태의 물질을 뿜어내요. 이 물질의 흐름을 ‘태양풍’이라 하지요. 태양풍이 영향을 미치는 영역은 ‘태양권’이라 해요. 태양권의 크기는 태양에서 해왕성까지의 거리인 30AU*보다 약 4배 정도 큰 120AU 정도예요.

태양권의 구조는 태양풍과 태양 바깥에서 불어오는 ‘성간 물질’의 상호작용에 따라 달라져요. 태양풍은 초속 300~800km의 속도로 태양에서 쏟아져나와요. 이 태양풍은 어느 순간 태양계 외부에서 날아온 성간 물질과 부딪치며 음속(약 초속 340m) 정도로 느려지죠. 태양으로부터 75~90AU 떨어진 곳에 있는 이 경계를 ‘말단 충격파’라 해요. 하지만 태양풍이 느려졌다고 해서 바로 없어지는 것은 아니에요. 말단 충격파 너머까지 나아간 뒤 성간 물질과 섞이면서 속도가 점점 느려지다가 사라지죠. 이 태양권의 경계를 ‘태양권 계면’이라 불러요.

미국 캘리포니아공대를 비롯한 5개 대학은 올해 11월 발표한 논문에서 작년 보이저 2호가 관측한 우주 환경의 변화를 분석했어요. 보이저 2호가 지닌 ‘우주 방사선 카메라’는 태양이 만드는 이온이 줄어들고 태양계 밖의 고에너지 우주 방사선이 급격히 늘어남을 관측했어요. 또 태양 플라스마가 측정되지 않을 뿐만 아니라, 전자의 밀도도 20배나 증가했지요. 즉, 보이저로 성간 물질이 불어오기 시작한 거예요. 연구팀은 이를 통해, 보이저 2호가 태양권 계면을 통과하여 성간 공간으로 들어갔다고 결론 내린 것이죠.

용어정리

*성간 공간 : 우주 공간에서 별이 없는 공간.
*AU : ‘천문 단위(astronomical unit)’의 약자로, 태양부터 지구까지의 거리인 1억 4960만km를 뜻하는 단위.