독일 막스 플랑크 태양계 연구 연구소(MPS)의 과학자 그룹은 태양의 가장 까다로운 미스터리 중 하나인 태양계를 구성하는 입자를 어떻게 추진하는지를 이해하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 태양풍 우주 속으로?
이 정보는 이전에 연구자들이 접근하기 어려웠던 태양 코로나의 중요한 영역에 대한 뚜렷한 관점을 제공합니다. 그곳에서 팀은 처음으로 길고 얽힌 웹과 유사한 플라즈마 구조의 동적 네트워크를 기록했습니다. 다양한 우주 탐사선과 포괄적인 컴퓨터 시뮬레이션의 데이터를 결합하면 뚜렷한 그림이 나타납니다. 자기 에너지가 방출되고 입자가 길쭉한 관상 웹 구조가 상호 작용하는 공간으로 탈출합니다.
미국 국립해양대기청(NOAA)의 정지궤도 운용환경위성(GOES)은 전통적으로 다음과 같은 문제에 관심을 가져왔습니다. 태양.
확장된 태양 코로나를 이미지화하기 위한 탐사 관측 캠페인이 2018년 XNUMX월과 XNUMX월에 진행되었습니다. GOES의 SUVI(Solar Ultraviolet Imager)는 한 달 넘게 평소처럼 태양을 직접 바라보며 태양 양쪽의 이미지를 캡처했습니다.
관찰 캠페인 기간 동안 SUVI의 수석 과학자를 역임한 SwRI의 Dan Seaton 박사는 다음과 같이 말했습니다. “우리는 아직 탐험되지 않은 지역을 관찰하기 위해 특이한 방법으로 장비를 사용할 수 있는 흔치 않은 기회를 가졌습니다. 우리는 그것이 효과가 있을지조차 몰랐지만, 만약 그렇다면 중요한 발견을 하게 될 것입니다.”
가시광선으로부터 350만 킬로미터 떨어진 태양 대기층인 중간 코로나 태양의 표면, 다양한 시야각의 사진을 통합하여 처음으로 자외선으로 사진을 촬영할 수 있어 기기의 시야가 상당히 넓어졌습니다.
새로운 연구의 주 저자인 MPS의 Pradeep Chitta 박사는 다음과 같이 말했습니다. “코로나 중반에 태양광 연구에는 사각지대가 생겼다. 이제 GOES 데이터가 크게 개선되었습니다. 중앙 코로나에서 연구자들은 태양풍을 유도하고 조절하는 과정을 의심합니다.”
© 자연 천문학, Chitta 외. / GOES/SUVI / 소호/라스코
우리 별의 가장 광범위한 측면 중 하나는 태양풍입니다. 태양의 영향권을 나타내는 희박 플라즈마 거품인 태양권은 태양이 우주로 발사하여 태양계 한계까지 이동하는 전하 입자의 흐름에 의해 생성됩니다. 태양풍은 속도에 따라 빠른 부분과 느린 부분으로 나뉩니다. 코로나 자외선 복사로 어둡게 보이는 영역인 코로나 구멍의 내부는 초당 500km 이상의 속도로 이동할 수 있는 소위 빠른 태양풍이 발생하는 곳입니다. 그러나 느린 태양풍의 기원에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 그러나 느린 태양풍의 입자조차도 300~500km/s의 초음속 속도로 우주를 통과합니다.
느린 태양풍을 형성하려면 100만도가 넘는 뜨거운 코로나 플라즈마가 태양을 탈출해야 합니다. 여기서는 어떤 메커니즘이 작동하고 있나요? 더욱이 느린 태양풍은 균일하지 않지만 적어도 부분적으로 명확하게 구별되는 줄기의 광선 같은 구조를 드러냅니다. 어디서, 어떻게 유래되나요? 이것이 새로운 연구에서 다룬 질문입니다.
연구자들의 관심을 끈 GOES 데이터에서 적도 근처 지역을 볼 수 있습니다. 태양풍이 방해받지 않고 태양으로부터 멀어지는 두 개의 코로나 구멍이 있는 지역에 가깝습니다. 강한 자기장. 이러한 시스템 상호 작용은 느린 태양풍의 잠재적인 원인으로 간주됩니다.
이 영역 위의 중간 코로나는 GOES 데이터에서 방사상 바깥쪽을 가리키는 길쭉한 플라즈마 구조로 표시됩니다. 처음으로 직접 관찰한 이 현상을 저자팀에서는 코로나웹(Coronal Web)이라고 부른다. 웹의 구조는 자주 상호 작용하고 재구성됩니다.
연구자들은 외부 코로나의 태양 플라즈마가 비슷한 구조를 보인다는 것을 오랫동안 알고 있었습니다. 지난해 발사 25주년을 기념한 SOHO 우주선에 탑재된 코로나그래프 LASCO(대각 및 분광 코로나그래프)는 수십 년 동안 가시광선으로 이 지역의 이미지를 제공해 왔습니다.
그곳에서 우주로 여행을 시작하는 느린 태양풍은 과학자들에 의해 제트기류와 유사한 구조를 가지고 있다고 생각됩니다. 최근 연구에서 인상적으로 입증되었듯이 이 구조는 이미 중간에서 우세합니다. 왕관.
연구자들은 또한 이 현상에 대한 더 깊은 이해를 얻기 위해 다른 우주 탐사선의 정보를 조사했습니다. 태양 표면의 동시대 사진은 NASA의 태양 역학 관측소(Solar Dynamics Observatory, SDO)에서 제공한 반면 측면 사진은 STEREO-A 우주선에서 제공했습니다. 2006년부터 지구보다 먼저 태양 주위를 공전하고 있습니다.
컴퓨터 시뮬레이션을 수행한 Predictive Science Inc.의 Cooper Downs 박사는 다음과 같이 말했습니다. “태양의 원격 감지 관측을 통합하는 현대 컴퓨터 기술을 사용하여 연구자들은 슈퍼컴퓨터를 사용하여 태양 코로나에서 포착하기 어려운 자기장의 사실적인 3D 모델을 구축할 수 있습니다. 이번 연구에서 팀은 첨단 자기유체역학(MHD) 모델을 사용하여 이 기간 동안 코로나의 자기장과 플라즈마 상태를 시뮬레이션했습니다.”
컴퓨터 시뮬레이션을 수행한 Predictive Science Inc.의 Cooper Downs 박사는 다음과 같이 말했습니다. "이것은 우리가 중앙 코로나에서 관찰한 매혹적인 역학을 태양풍 형성에 대한 널리 퍼진 이론과 연결하는 데 도움이 되었습니다."
치타 말했다, “계산 결과에 따르면 관상 웹의 구조는 자기장 선을 따릅니다. 우리의 분석은 중앙 코로나에 있는 자기장의 구조가 느린 태양풍에 각인되어 입자를 우주로 가속시키는 데 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다. 연구팀의 새로운 결과에 따르면 중앙 코로나의 뜨거운 태양 플라즈마는 코로나 웹의 개방 자기장 선을 따라 흐른다. 자기장 선이 교차하고 상호 작용하는 곳에서 에너지가 방출됩니다.”
“연구원들이 근본적인 현상을 연구하고 있다는 것을 암시하는 것이 많습니다. 태양 활동이 활발한 기간에는 적도 부근, 자기장 강도가 높은 지역과 가까운 곳에서 코로나홀이 자주 발생합니다. 그러므로 우리가 관찰한 코로나 네트워크는 고립된 사례가 아닐 것입니다.”
팀은 미래의 태양 탐사 임무에서 더욱 더 자세한 통찰력을 얻기를 희망합니다. 그 중 3년으로 계획된 ESA의 Proba-2024 임무 등 일부에는 중코로나를 겨냥한 장비가 탑재돼 있다. MPS는 이 임무의 데이터 처리 및 분석에 참여합니다. NASA의 Parker Solar Probe 및 ESA의 Solar Orbiter와 같이 지구-태양선을 벗어나 현재 작동 중인 탐사선의 관측 데이터와 함께 이를 통해 코로나 웹의 XNUMX차원 구조를 더 잘 이해할 수 있습니다.
저널 참조 :
- L.P. 치타, D.B. 시튼, C. 다운스, C.E. 디포레스트, A.K. 히긴슨. 고도로 구조화된 느린 태양풍을 추진하는 복잡한 코로나 웹의 직접 관찰. 자연 천문학, 24년 2022월 XNUMX일. DOI: 10.1038/s41550-022-01834-5
