2022년 9월 5일, NASA의 파커 태양 탐사선은 기록상 가장 강력한 코로나 질량 방출(CME) 중 하나를 우아하게 통과했습니다. 이는 공학적 측면에서 인상적인 업적일 뿐만 아니라 과학계에 있어서도 큰 발전입니다.
최근 NASA의 파커 태양탐사선(Parker Solar Probe)은 기록상 가장 강력한 입자 수집을 통과하여 입자가 행성 간 먼지와 어떻게 상호 작용하는지에 대한 20년 된 이론에 대한 핵심 통찰력을 제공했습니다. 이러한 상호 작용은 우주 일기 예보에 영향을 미치며 여기 지구상의 기술에 매우 중요합니다. 이미지 출처: NASAGSFC/CIL/BrianMonroe
코로나 질량 방출을 통한 파커의 여행은 코로나 질량 방출과 행성 간 먼지의 상호 작용이 우주 기상 예측에 중요한 영향을 미친다는 20년 된 이론을 입증하는 데 도움이 되었습니다. 이번 연구 결과는 최근 천체물리학 저널(The Asphysical Journal)에 게재됐다.
2003년 논문에서는 CME가 별 주위를 도는 행성간 먼지와 상호작용할 수 있고 심지어 먼지를 궤도 밖으로 끌어낼 수도 있다고 추측했습니다. 방사성 입자의 집합, 태양 외부 대기의 거대한 폭발, 즉 코로나는 위성을 위험에 빠뜨리고 통신 및 항법 기술을 방해하며 심지어 지구의 전력망을 마비시킬 수 있는 우주 기상의 형성을 촉진하는 데 도움이 됩니다. 이러한 사건이 행성 간 먼지와 어떻게 상호 작용하는지 더 많이 이해하면 과학자들은 CME가 태양에서 지구까지 얼마나 빨리 이동하는지 예측하고 지구가 CME의 영향을 받는 시기를 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Parker는 이제 처음으로 이 현상을 관찰했습니다.
"CME와 먼지 사이의 상호 작용은 20년 동안 이론화되었지만 파커 태양 탐사선이 CME가 경로에 있는 먼지를 제거하는 진공 청소기처럼 작용하는 것을 관찰할 때까지는 관찰되지 않았습니다"라고 우주선을 제작하고 운영하는 메릴랜드 주 로렐에 있는 존스 홉킨스 대학 응용 물리학 연구소(APL)의 천체 물리학자이자 수석 저자인 기예르모 스텐보그(Guillermo Stenborg)는 말했습니다.
행성 간 먼지는 소행성, 혜성, 심지어 행성의 작은 입자로 구성되며 태양계 전체에서 발견됩니다. 행성 간 먼지 구름의 한 가지 징후는 때때로 일출 전이나 일몰 후에 볼 수 있는 황도대라고 불리는 희미한 빛입니다.
CME는 이 먼지를 태양으로부터 약 600만 마일 떨어진 곳(태양과 수성 사이 거리의 약 1/6 거리)으로 이동시켰지만, 태양계 주위를 떠다니는 행성 간 먼지에 의해 거의 즉시 보충되었습니다.
멀리서 CME 후 먼지의 역학을 관찰하는 것이 어렵기 때문에 Parker의 현장 관찰은 이번 발견에 매우 중요했습니다. 연구원들에 따르면, 파커의 관찰은 CME 발생 후 종종 발생하는 현상인 코로나의 저밀도 영역으로 인한 코로나 디밍(Coronal Dimming)과 같은 코로나의 낮은 수준과 관련된 현상에 대한 통찰력을 제공할 수도 있습니다.
2022년 9월 5일, 파커 태양 탐사선의 WISPR(Wide Field Solar Probe) 카메라가 우주선이 거대한 코로나 질량 방출을 통과하는 것을 관찰했습니다. 코로나 질량 방출은 우주 기상의 원동력인 태양 코로나에서 나오는 플라즈마와 에너지의 거대한 분출입니다. 출처: NASA/존스 홉킨스 APL/해군 연구소
과학자들은 CME와 먼지 사이의 상호 작용이 Parker의 WISPR(Wide Field Imager for Solar Probe) 카메라로 촬영한 이미지의 밝기 감소로 나타나는 것을 관찰했습니다. 이는 행성 간 먼지가 빛을 반사하여 먼지가 있는 곳마다 밝기를 증폭시키기 때문입니다.
이러한 밝기 감소를 찾기 위해 팀은 여러 유사한 궤도에 대한 WISPR 이미지의 평균 배경 밝기를 계산해야 했습니다. 즉, 태양 유선형 및 코로나의 기타 변화로 인한 일반적인 밝기 변화를 선별해야 했습니다.
"Parker는 같은 거리에서 태양 주위를 네 번 공전했습니다. 이를 통해 우리는 한 번에서 다음 번까지의 데이터를 훌륭하게 비교할 수 있습니다."라고 Sternberg는 말했습니다. "코로나 움직임과 기타 현상으로 인한 밝기 변화를 제거함으로써 먼지 고갈로 인한 변화를 분리할 수 있었습니다."
과학자들은 9월 5일 사건 동안에만 이 효과를 관찰했기 때문에 Stenborg와 팀은 먼지 고갈이 가장 강력한 CME에서만 발생할 수 있다고 추론했습니다.
그러나 이러한 상호 작용 뒤에 있는 물리학을 연구하면 우주 기상 예측에 영향을 미칠 수 있습니다. 과학자들은 행성 간 먼지가 CME의 모양과 속도에 어떻게 영향을 미치는지 이제 막 이해하기 시작했습니다. 그러나 이러한 상호 작용을 더 잘 이해하려면 더 많은 연구가 필요합니다.
Parker는 여섯 번째 금성 비행을 완료했으며 다음 5번의 근접 접근 동안 금성의 중력을 이용하여 태양에 더 가까이 다가갈 것입니다. 이는 태양 자체가 태양의 11년 주기에서 대부분의 흑점과 태양 활동이 일어나는 기간인 태양 극대기에 접근할 때 발생합니다. 태양 활동이 증가함에 따라 과학자들은 이러한 희귀한 현상을 더 많이 관찰하고 이러한 현상이 지구 환경과 행성 간 매체에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 탐구할 수 있는 기회를 갖기를 희망합니다.