미국의 심(深)우주 탐사선 '보이저2호'가 인류 역사상 두 번째로 태양계를 벗어나 성간우주로 진입한 지 5일로 만 1년이 됐다. 쌍둥이 탐사선 보이저1호보다 6년이 늦었지만, 보이저2호가 성간우주에 진입하면서 보내온 자료로 태양계 끝과 그 너머도 베일을 벗게 됐다.
미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)와 외신 등에 따르면 보이저2호가 빛조차 한나절 이상 걸리는 곳에서 보내온 태양계 끝의 자료를 분석한 새로운 논문 5편이 성간우주 진입 1년을 맞아 과학 저널 '네이처 천문학(Nature Astronomy)' 최신호에 발표됐다.
이 논문들은 보이저2호에 실린 자기장 센서와 입자 분석기, 플라스마 측정기 등 5대의 장비로 측정한 자료를 토대로 하고 있다. 태양은 전기를 띤 미립자를 지속해서 흘려보낸다.
이는 태양에서 불어오는 바람과 같다고 해서 태양풍으로도 불리는데, 태양풍이 미치는 곳이 태양권(heliosphere)이며, 그 끝에서 성간우주와 맞닿아 있는 곳이 태양권 계면(heliopause)이다.
태양권은 비행장이나 고속도로 등에서 풍향을 표시하는 '바람자루(wind sock)' 또는 성간우주를 항해하는 배와 비슷한 것으로 묘사됐다. 보이저2호는 작년 11월 5일 태양권 계면을 넘어 성간우주로 진입했다.
당시에는 태양권 입자가 급감하고 이보다 에너지가 높은 입자인 우주선(cosmic ray)의 비율이 극적으로 높아져 계속 유지되는 것으로 새로운 공간에 들어선 것으로 판단했다.
이번 연구에서는 플라스마의 밀도와 온도 등으로 성간우주 진입을 재확인했다. 플라스마는 원자에서 전자가 떨어져 나가 이온화된 상태의 고온 가스로 태양권 내에서는 전반적으로 온도가 높고 밀도는 낮지만, 성간우주에서는 온도가 이보다 낮고 밀도는 높은 것으로 나타났다.
태양권 계면 직전에는 플라스마 밀도가 높아졌으며, 태양권 계면을 넘어간 직후에는 플라스마의 온도가 예상보다 높아 태양권 계면 안팎에서 압축이 이뤄지는 것으로 나타났으나 그 원인까지는 분석되지 않았다.
또 태양의 11년 활동 주기에 따라 태양권 계면이 폐(肺)처럼 확장하거나 수축할 것으로 예상돼왔는데, 이는 보이저1호가 122.6 AU(1AU=태양~지구거리·약1억4천900만㎞), 보이저2호는 119.7AU에서 태양권 계면에 도달한 것을 통해 확인됐다.
보이저1호는 태양 활동이 정점에 달했을 때, 보이저2호는 태양 활동이 최저점에 가까울 때 태양권 계면을 넘어섰다.
이와 함께 보이저2호가 보이저1호 때와 마찬가지로 완전한 성간우주에는 아직 진입하지 못하고 불안정한 상태의 전이 영역에 있는 것으로 확인됐다.
캘리포니아공과대학(Caltech)의 물리학 교수로 보이저 프로젝트에 참여해온 에드워드 스톤 박사는 "보이저호는 태양이 우리은하의 성간우주를 채우고 있는 물질들과 어떻게 상호작용하는지를 보여줬다"면서 "보이저2호가 보내온 새로운 자료가 없었다면 보이저1호를 통해 본 것이 특정 부분이나 시간대의 현상인지 태양권 전체의 현상인지를 알지 못했을 것"이라고 했다.
보이저호는 당초 1977년 8월과 9월에 각각 발사될 때 목성과 토성을 탐사하는 4년 프로젝트로 출발했지만 1989년 성간우주 탐사로 목표가 전환돼 42년째 탐사 활동을 이어가고 있다.
보이저2호는 1호보다 열흘 앞선 8월 25일 발사됐으나 천왕성과 해왕성까지 탐사하느라 보이저1호보다 6년 늦게 성간우주에 들어섰다.
현재 보이저1호는 태양에서 약 220억㎞, 보이저2호는 182억㎞ 떨어진 곳을 비행 중이다.
보이저 2호가 있는 곳은 빛의 속도라고 해도 16.5시간이 걸리는 먼 곳이다.
보이저 1,2호는 모두 프루토늄-238의 자연 반감을 통해 열을 생산하고 이를 전기로 바꿔 동력으로 이용하는데 전력생산량이 점점 떨어지는 상황이다. 앞으로 5년 이상은 더 지탱할 것으로 예상되지만 보이저호가 수명을 다한 뒤에는 당분간 성간우주에 진입할 탐사선이 없어 이들의 수명을 하루라도 더 연장하기 위해 NASA 과학자들이 안간힘을 쓰고 있다.