NASA 우주선, 태양 대기 속 ‘광기 어린 소용돌이’ 포착

 (mashable.com)
1P by GN⁺ | ★ favorite | 댓글 1개
  • 태양계에서 가장 빠른 우주선으로 소개된 Parker Solar Probe가 태양 외부 대기인 코로나 안에서 거대한 소용돌이형 구조를 촬영함
  • 이 영상은 WISPR 카메라로 찍혔으며, 연구진은 코로나 질량 방출(CME)이 태양풍과 상호작용하며 생긴 현상일 가능성에 무게를 둠
  • 해당 구조는 Kelvin-Helmholtz instabilities(KHI) 로 불리는 드문 소용돌이이며, 관련 연구는 The Astrophysical Journal에 실림
  • CME는 위성, 통신, 항법, 전력망을 위협할 수 있고, 1989년에는 강한 CME로 캐나다 Québec에서 수백만 명이 12시간 동안 정전 영향을 받음
  • Parker Solar Probe는 4.5인치 탄소 열 차폐막으로 태양열을 견디며, 올해 말 시속 430,000마일에 도달할 예정임

태양 코로나 안에서 포착된 소용돌이

  • NASA의 Parker Solar Probe는 이전 임무보다 훨씬 더 태양에 가까이 접근하는 우주선이며, 태양계에서 가장 빠른 우주선으로 소개됨
  • 이번 영상에는 태양의 외부 대기인 코로나 안에서 관측된 거대한 “vortex-like structures”가 담김
  • 촬영에는 WISPR 카메라가 사용됨
    • WISPR는 Wide-field Imager for Parker Solar Probe의 약자임
  • 연구진은 이 구조가 코로나 질량 방출(CME) 과 태양풍의 상호작용에서 비롯됐을 가능성을 봄
    • CME는 태양이 초고온 가스인 플라스마를 우주로 방출하는 현상임
    • 태양풍은 태양이 지속적으로 내보내는 전하 입자의 흐름임
  • 관련 연구는 The Astrophysical Journal에 실림
  • 이 드문 소용돌이는 기술적으로 Kelvin-Helmholtz instabilities, 줄여서 KHI로 불림

CME 예측과 지구 인프라 리스크

  • 이번 직접 촬영은 아직 잘 알려지지 않은 태양 환경에서 CME의 이동과 주변 태양풍의 상호작용을 이해할 기회를 넓힘
  • CME는 지구의 기술 인프라에 직접적인 위험이 될 수 있음
    • 위성을 위험에 빠뜨리고, 통신과 항법 기술을 방해하며, 지구 전력망까지 마비시킬 수 있음
    • 1989년 3월 12일 강한 CME가 지구 자기장에 도달했고, 3월 13일 오전 2시 44분 직후 Québec 전력망의 취약 지점을 통해 전류가 영향을 줌
    • 2분도 안 되어 Québec 전력망 전체가 정전됐고, 이후 12시간 동안 수백만 명이 어두운 사무실, 지하 보행 통로, 멈춘 엘리베이터에 갇힘

Parker Solar Probe의 비행 조건

  • Parker Solar Probe는 태양 코로나를 향한 고속 접근을 계속할 예정임
  • 우주선은 태양을 향한 4.5인치 두께 탄소 열 차폐막으로 열을 견딤
    • 차폐막 자체는 약 화씨 2,500도까지 가열됨
    • 차폐막 뒤 몇 피트 떨어진 환경은 비교적 온화함
  • 올해 말 Parker Solar Probe는 시속 430,000마일에 도달할 예정임

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 80년대 후반 박사과정 때 Kelvin-Helmholtz 불안정성을 태양 동역학에 적용해 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션했는데, 실제로 존재하고 예측대로 행동하는 걸 보니 반갑다
    당시 예측됐던 다른 플라즈마 불안정성들도 이제 우주 탐사선으로 많이 확인되고 있음

  • 영상이 처음부터 끝까지 7.5시간이고 Parker가 그 소용돌이에 대해 시속 수십만 마일로 움직인다면, 크기가 태양 지름 정도 되는 건가?

  • “올해 말 우주선은 무려 시속 430,000마일에 도달할 예정”이라니 Voyager보다 훨씬 빠름
    진공에서 빛의 속도는 시속 670,616,629마일이라, 이제 무시하기 어려운 비율 영역에 들어가기 시작함
    거의 0.1% 에 가까움

    • 초보 질문임
      시속 43만 마일이 큰 숫자인 건 분명하고, 속도를 높이는 중력 도움 비행 방식도 들어본 적이 있어 익숙함
      그런데 에너지는 보존된다고 알고 있음. 어떤 물체가 시속 43만 마일의 속도를 얻으려면 그 에너지는 어딘가에서 와야 하고, 자체 연료를 태운 건 아닐 테니 태양이 많은 에너지를 넘겨준 것 같음
      그게 중력 에너지라면 태양이 그 에너지를 잃었다는 뜻처럼 느껴지는데, 이건 질량에 기반한 것 아닌가? 하지만 태양 질량이 변했을 것 같지는 않음
      에너지 교환 관점에서 누가 얻고 누가 잃는지 쉽게 설명해주면 좋겠음

  • 사진의 축척을 찾을 수 있나? 이 소용돌이는 얼마나 큰가?

  • 정말 멋지다. 이 영상에 가색 처리를 하면 도움이 될까?
    살짝 민망한 일반인 질문임
    이상하게도 소리도 듣고 싶음. 전파천문학자들이 태양에서 잡아내는 길고 낮은 주파수 휘파람 같은 것들 말임

    • 소리는 우주 공간을 통과하지 않음. 그래서 그런 건 데이터를 소리로 변환한 것일 뿐이고, 대체로 허상에 가깝다고 봄

  • 완전히 웜홀처럼 보임. Kelvin-Helmholtz 불안정성인지 Einstein-Rosen 다리인지 헷갈릴 만함

    • SF가 아니라 물리 기반 렌더링에서 웜홀은 렌즈처럼 보이고, 뒤에 점처럼 보이는 별들만 있는 우주 공간에 떠 있는 렌즈는 알아차리기 어렵다
      특히 Einstein-Rosen 다리는 광자 하나를 포함해 문자 그대로 무엇이든 존재하는 우주에서는 불안정하므로 실제로 볼 수 없음

  • 기대에 못 미쳤다. 색도 없고, 축척감도 없고, 너무 짧아서 뭘 본 건지 전혀 모르겠음

    • 이 영상을 보면 시야 방향과 맥락을 이해하는 데 도움이 될 수 있음
      https://www.youtube.com/watch?v=IQXNqhQzBLM
      Parker Solar Probe는 태양 주위를 매우 찌그러진 궤도로 돌고, 대부분 태양을 향한 큰 열 차폐막 뒤에서 작동함. 말의 눈가리개처럼 생각하면 되고, 장비들은 진행 방향과 어느 정도 태양에서 멀어지는 ‘오른쪽’을 향함
      영상에서 태양은 항상 왼쪽에 있고, 탐사선은 궤도의 최근접점, 즉 근일점 통과 중이며 이는 왼쪽 아래 속도 원격측정값과 직접 연결됨. 가장 빠를 때가 태양에 가장 가까울 때임
      따라서 소용돌이 영상에서는 태양이 왼쪽에 있고, 소용돌이 축은 아마 태양을 직접 향하며, 탐사선이 그 옆을 지나가고 있는 셈임
    • 내가 본 과학 이미지 중에서도 손꼽히게 멋짐. 어떻게 경외감을 느끼지 않을 수 있는지 모르겠음
      시간 규모를 보라. 저 구조가 얼마나 큰지 보라
      우리는 빛의 속도에 거의 0.1% 로, 화씨 2,500도 환경에서 이동하고 있음. 과학과 공학의 놀라운 증거임
      겉보기엔 지루하지만 실제로는 엄청나게 멋진 것들도 있음. 예를 들어 외계행성의 방출 스펙트럼은 그래프의 봉우리들일 뿐이지만, 조상들이 상상도 못 했을 세계의 대기를 감지하는 것임
      우리 종 앞에 무엇이 놓여 있을지 생각하면 정말 놀랍다
    • 이건 Hollywood VFX 장면이 아니라, 과학 장비가 태양 코로나 내부에서 포착한 영상임
    • 이 탐사선은 믿기 어려울 정도로 혹독한 환경을 날고 있고, 특정 밝기나 파장에 맞춰 특징이 더 잘 보이도록 조정됐을 가능성이 큼
      많은 우주 탐사선 영상이 가색을 쓰는 이유도 그 때문임. 사람 눈으로는 그런 특징을 볼 수 없을 때가 많음
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