ドイツのマックス・プランク太陽系研究所（MPS）の科学者グループは、太陽の最も厄介な謎の1つ、つまり私たちの星がどのようにして太陽を構成する粒子を推進しているのかの理解において大幅な進歩を遂げた。 太陽風 宇宙に？
この情報は、これまで研究者が到達することが困難であった太陽コロナの重要な領域について、明確な視点を提供します。そこでチームは、長く絡み合った網のようなプラズマ構造の動的なネットワークを初めて記録した。さまざまな宇宙探査機からのデータと包括的なコンピューター シミュレーションを組み合わせると、明確な画像が表示されます。磁気エネルギーが放出され、粒子が空間に逃げ、そこで細長いコロナのウェブ構造が相互作用します。
米国海洋大気庁 (NOAA) の静止運用環境衛星 (GOES) は、伝統的に地球以外のことに関心を持ってきました。 日.
拡大した太陽コロナを画像化する探索的な観測キャンペーンが、2018 年 XNUMX 月と XNUMX 月に行われました。XNUMX か月以上にわたって、GOES の太陽紫外線撮像装置 (SUVI) は、通常のように太陽を直接観察し、太陽の両側の画像を撮影しました。
観測キャンペーン中にSUVIの主任研究員を務めたSwRIのダン・シートン博士は次のように述べた。 「私たちは、これまで探検されていない地域を観察するために、珍しい方法で機器を使用する貴重な機会に恵まれました。それがうまくいくかどうかさえわかりませんでしたが、うまくいけば、重要な発見ができるでしょう。」
中間コロナ、可視光線の上空 350 万キロメートルにある太陽大気の層 太陽の表面、さまざまな視野角からの写真を統合することにより、初めて紫外光下で撮影することができ、これにより装置の視野が大幅に拡大されました。
新しい研究の筆頭著者であるMPSのプラディープ・チッタ博士は次のように述べています。 「コロナ真っ只中の今、太陽研究には盲点のようなものがありました。 GOES データでは大幅な改善が見られます。コロナの真ん中では、研究者らは太陽風を動かし、調節するプロセスを疑っている。」
© Nature Astronomy、Chitta et al. / ゴーズ/スビ / ソーホー/ラスコ
私たちの星の最も広範な側面の 500 つは太陽風です。太陽圏は、太陽の影響範囲を示す希薄化したプラズマの泡であり、太陽が宇宙に打ち上げて太陽系の限界まで移動する荷電粒子の流れによって形成されます。太陽風はその速度に応じて速い成分と遅い成分に分けられます。コロナホールの内部、つまりコロナ紫外線で暗く見える領域は、秒速300キロメートル以上で伝わる、いわゆる急速太陽風が発生する場所である。しかし、停滞する太陽風の起源についてはあまり知られていない。しかし、遅い太陽風の粒子でさえ、秒速 500 ～ XNUMX km の超音速で宇宙を移動します。
遅い太陽風を形成するには、100万度を超える高温のコロナプラズマが太陽から逃れる必要があります。ここではどのようなメカニズムが働いているのでしょうか？さらに、遅い太陽風は均一ではありませんが、少なくとも部分的には、はっきりと区別できるストリーマーの光線のような構造を明らかにしています。それらはどこで、どのようにして発生するのでしょうか?これらは新しい研究で取り上げられた疑問です。
研究者の注目を集めたGOESデータには、赤道付近の領域が見られる。太陽風が妨げられることなく太陽から遠ざかる2つのコロナホールで、太陽風が吹いている領域の近くにある。 強い磁場。これらのシステム相互作用が、鈍い太陽風の潜在的な起源であると考えられています。
この領域の上の中央のコロナは、GOES データでは半径方向外側を向いた細長いプラズマ構造によって示されています。初めて直接観測されたこの現象は、著者チームによってコロナウェブと呼ばれています。ウェブの構造は頻繁に相互作用し、再編成されます。
研究者らは、外側コロナの太陽プラズマが同様の構造を示すことを長い間知っていた。昨年誕生 25 周年を迎えた SOHO 宇宙船に搭載されたコロナグラフ LASCO (大角分光コロナグラフ) は、何十年もの間、この地域の画像を可視光で提供してきました。
そこで宇宙への旅を始める遅い太陽風は、科学者らによってジェット気流に似た構造をしていると考えられています。最近の研究が印象的に示したように、この構造はすでに中間層で優勢である コロナ.
研究者らは、この現象をより深く理解するために他の宇宙探査機からの情報も調べた。太陽表面の同時刻の写真は NASA の太陽力学観測所 (SDO) から提供され、側面図は STEREO-A 探査機から提供された。 2006年以来、地球よりも先に太陽の周りを周回しています。
コンピューターシミュレーションを行ったプレディクティブ・サイエンス社のクーパー・ダウンズ博士はこう語った。 「太陽のリモートセンシング観測を組み込んだ最新の計算技術を使用することで、研究者はスーパーコンピューターを使用して、太陽コロナ内のとらえどころのない磁場の現実的な 3D モデルを構築できます。この研究では、チームは高度な磁気流体力学 (MHD) モデルを使用して、この期間のコロナの磁場とプラズマの状態をシミュレートしました。」
コンピューターシミュレーションを行ったプレディクティブ・サイエンス社のクーパー・ダウンズ博士はこう語った。 「これは、コロナ中期に観察された興味深いダイナミクスを、太陽風の形成に関する一般的な理論に結び付けるのに役立ちました。」
チッタ と, 「計算が示すように、コロナウェブの構造は磁力線に従います。私たちの分析は、コロナ中央部の磁場の構造が遅い太陽風に影響を及ぼし、粒子を宇宙に加速させるのに重要な役割を果たしていると示唆しています。研究チームの新たな結果によると、コロナ中央部の高温の太陽プラズマは、コロナウェブの開いた磁力線に沿って流れる。力線が交差して相互作用するところで、エネルギーが放出されます。」
「研究者たちが根本的な現象を解明していることを示唆することがたくさんあります。太陽活動が活発な時期には、磁場強度の高い領域のすぐ近くの赤道付近でコロナホールが発生することがよくあります。したがって、私たちが観察したコロナネットワークは、孤立したケースである可能性は低いです。」
チームは、将来の太陽ミッションからさらに詳細な洞察を得たいと考えています。 3年に計画されているESAのProba-2024ミッションなど、その一部には中部コロナを対象とした機器が装備されている。 MPS は、このミッションのデータの処理と分析に関与します。 NASAのパーカー太陽探査機やESAのソーラーオービターなど、地球と太陽のラインを離れて現在運用されている探査機の観測データと組み合わせることで、コロナウェブの三次元構造をより深く理解できるようになります。
ジャーナルリファレンス：
- LP チッタ、DB シートン、C. ダウンズ、CE デフォレスト、AK ヒギンソン。高度に構造化された遅い太陽風を引き起こす複雑なコロナウェブの直接観察。 自然天文学、24 年 2022 月 XNUMX 日。DOI: 10.1038/s41550-022-01834-5
