추적 한지 2년 전, 2018년 11월 5일, 41년의 기나긴 여정 끝에 보이저 2호가 마침내 태양권을 탈출하고, 성간 우주로 진출했다. 하지만, 그 임무는 아직 끝나지 않았고, 지금도 태양계 밖으로 펼쳐지는 우주의 모습을 우리에게 알려주고있다.
"The Astrophysical Journal Letters(8월 25일자)"에 발표 된 그 최신 정보에 따르면, 보이저 2호가 태양으로부터 멀어지면 멀어질수록 어떻게 된 영문인지 우주에 떠도는 물질의 밀도가 증가하고 있다는 것이다.
사실은 이전, 이와같은 현상이 보이저 1호에도 전해지고 있었다. 이번의 데이터는 그 관측 결과의 증빙뿐만 아니라, 밀도의 증가가 매우 넓은 범위에서 발생할 가능성을 시사하고 있다고한다.
■ 태양권 - 태양계의 경계
태양계의 경계는 몇가지로 정의 할 수 있지만, 보이저의 두 기종이 돌파 한 것은 "태양권(헬리오스피어)"라는 태양풍이 닿는 범위라는 의미의 경계이다.
태양으로부터는 전방위를 향해 이온화 된 플라즈마 입자, 즉 "태양풍"이 방출되고있다.
태양풍은, 태양으로부터 수백억 킬로미터 반경 내에서는 시속 100만 km 이상으로 불고 있지만, 결국 주위의 성간 매질의 압력에 의해 기세가 약해지고 어느 지점에서 더 이상 날지 않게된다.
이 지점을 "태양 권계면"이라고하며, 이것이 태양권의 경계가된다. 그 안쪽이 태양권으로, 밖으로는 항성 간 우주가 확산되어있다.
참고로 태양권은 심플한 공 모양을하고있는 것은 아니다. 어느 쪽인가하면, 태양계 끝에 있으며, 거기에서 꼬리가 흐르고있는 듯한 타원형으로, 끝은 은하수를 공전하는 태양계의 진행 방향을 향하고있다.
보이저 두 기종이 통과 한 것은 선단 측의 태양권계면에서 각각 다른 각도로 태양권에서 이탈했다.
■ 우주는 진공이 아니다
우주에는 아무것도 없는 진공 공간이라는 이미지가 있지만, 그런 것은 아니다. 밀도는 매우 낮지만, 일단 물질이 존재한다. 태양풍이 불고있는 태양계 내에서 양성자와 전자의 수는 1cm3당 평균 3~10개다.
이것이 태양권 밖이되면 더욱 밀도는 감소하고, 은하수 내에있는 "성간 매질(우주에 존재하는 가스와 먼지 등)"의 전자 밀도는 1cm3 당 평균 0.037개로 추산되고있다.
■ 왜 높아지나? 물질의 밀도의 수수께끼
지구로부터 181억 km 떨어진 태양권계면을 통과 한 후, 보이저 1호가 최초로 플라즈마 진동 측정을 실시한 것은 2013년 10월 23일. 지구에서 183억 km 떨어진 지점에서의 측정 결과에 따르면, 1cm3 당 평균 전자 수는 0.055개였다.
2019년 1월 30일, 태양권에서 이탈 한 보이저 2호 역시 179억 km의 먼 곳에서 측정을 실시. 1cm3 당 평균 전자수는 0.039개로 1호의 측정과 매우 가까운 수치를 보였다.
묘하게도, 두 기종의 데이터는 모두 태야에서 멀어 질수록 밀도가 높아지는 것을 보여주고있다. 그 이후에는 지구에서 29억 km 떨어진 보이저 1호의 측정값은 0.13개. 마찬가지로 60억 km 멀어진 2호의 측정 값은 0.12개였다.
밀도가 상승했다고는해도, 지구의 대기압 플라즈마(대기압으로 방전되는 플라즈마)라면 전자 밀도는 1cm3당 평균 10조 개이므로, 그에 비하면 거의 없음에도 동일하다. 그래도 밀도가 상승하는 원인은 알려져있지 않고, 수수께끼다.
■ 물질의 밀도가 높아진다는 두 가지 가설
그 원인은, 태양권계면에서는 성간 자력선이 강해지고있다라는 것이 관계가 있다는 가설이 제장되고있다.
이때문에 "전자 이온 사이클로 톤 불안정성"이 발생하고, 태양권계면 부근에서 플라즈마가 적고, 거기에서 멀어질수록 밀도가 높아지는 것이라고한다. 실제로 보이저 2호는 태양권계면을 통과 할 때 예상보다 강한 자기장을 감지하고있다.
또 다른 가설은, 태양권에 불어오는 성간 바람이, 태양권계면 부근에서 교통 체증과 같은 상태가되고, 속도가 느려지는 것과 관계가있다는 것이다. 이러한 현상이 일어나고 있음을 나타내는 것으로, NASA의 탐사선 뉴 호라이즌스에 의해 감지 된 미약 한 자외선 빛이 지적되고있다.
또한, 어느 설도 가능성이 있다라는 것. 확실한 결론을 내리는데에는, 앞으로도 전달되어 올 보이저 1, 2호기의 소식에 좌우될 것이다.
