태양 전체 표면을 역대 최고 해상도로 포착한 Solar Orbiter 이미지

 (smithsonianmag.com)
2P by GN⁺ | ★ favorite | 댓글 1개
  • 태양의 전체 가시 표면인 광구(photosphere) 를 한 번에 고해상도로 보여주는 새 이미지 4장이 공개돼, 표면 구조와 자기장 활동을 더 세밀하게 볼 수 있게 됨
  • 각 이미지는 2023년 3월 22일 Solar Orbiter가 태양에서 4,600만 마일 미만 거리에서 촬영한 고해상도 사진 25장을 이어 붙인 모자이크임
  • 최종 모자이크에서 태양 지름은 거의 8,000픽셀이며, 전체 100장 촬영에는 우주선 위치 조정 때문에 4시간 이상 걸림
  • 이번 관측에는 PHI와 EUI 두 장비가 쓰였고, 가시광 이미지·자기장 방향 지도·속도 지도·자외선 코로나 이미지가 포함됨
  • PHI 이미지 처리는 아직 새롭고 어려운 작업이지만, 비슷한 이미지를 더 빠르게 만들면 연 2회 공개도 가능할 것으로 기대됨

Solar Orbiter가 촬영한 태양 전체 표면

  • ESA는 Solar Orbiter 새 전체 태양 관측 이미지 4장을 공개함
  • 공개 이미지에는 태양의 전체 가시 표면인 광구를 지금까지 가장 높은 해상도로 본 장면이 포함됨
  • 각 이미지는 2023년 3월 22일 촬영한 25장 고해상도 사진으로 구성된 모자이크임
  • Solar Orbiter는 당시 태양에서 4,600만 마일 미만 거리에 있었고, 총 100장의 원본 이미지를 촬영함
  • 개별 사진마다 우주선 위치를 바꿔야 했기 때문에 촬영 과정은 4시간 이상 걸림
  • 최종 모자이크에서 태양 지름은 거의 8,000픽셀에 달함

관측 장비와 이미지 종류

  • Solar Orbiter는 ESA와 NASA의 공동 임무이며 ESA가 운용함
  • 2020년 2월 발사됐고, 같은 해 7월 첫 이미지를 공개함
  • 이후 태양의 가장 가까운 이미지와 극지방의 첫 근접 이미지를 촬영하는 성과를 냄
  • 이번 공개 이미지에는 Solar Orbiter의 6개 이미징 장비 중 PHI와 EUI 두 장비가 사용됨
    • Polarimetric and Helioseismic Imager(PHI): 가시광 이미지, 자기장 방향 지도, 표면 일부의 속도·방향 지도 생성
    • Extreme Ultraviolet Imager(EUI): 자외선으로 태양의 바깥 대기인 코로나 이미지 생성

가시광 이미지가 드러낸 표면 구조

  • PHI의 가시광 이미지는 끊임없이 움직이는 뜨거운 플라스마 표면을 보여줌
  • 이 층의 온도는 화씨 8,132~10,832도이며 태양 복사의 대부분을 방출함
  • 표면 아래에는 밀도 높은 플라스마가 지구 맨틀의 마그마처럼 소용돌이치는 대류층이 있음
  • 이런 대류 때문에 태양 표면은 알갱이처럼 보이며, 태양 자기장도 요동치는 플라스마에 의해 구동되는 것으로 여겨짐

흑점, 자기장, 표면 흐름

  • PHI의 가시광 이미지와 자기장 지도에는 어두운 형태의 흑점이 나타남
  • 흑점에서는 태양 자기장이 더 강하며, 자기장 지도에서 빨간색은 바깥쪽으로 움직이는 영역, 파란색은 안쪽으로 움직이는 영역을 나타냄
  • 흑점은 자기장이 집중적으로 얽힌 영역으로, 플라스마가 태양의 열 혼합 대류 흐름에서 벗어나 주변보다 더 차가워짐
  • 그 결과 흑점의 플라스마는 빛을 덜 내고, 가시광 이미지에서는 어둡게 보임
  • PHI의 속도 지도는 태양 표면 일부의 움직임을 포착함
    • 파란색은 Solar Orbiter 쪽으로 움직이는 영역
    • 빨간색은 Solar Orbiter에서 멀어지는 영역
  • 이 지도에서는 태양 표면 플라스마가 대체로 태양의 자전과 함께 움직이지만, 흑점 주변에서는 바깥쪽으로 밀려나는 모습을 볼 수 있음

자외선 코로나 이미지와 향후 공개 가능성

  • EUI의 자외선 이미지는 태양의 희미한 바깥 대기인 코로나를 보여줌
  • 코로나는 지구에서는 개기일식 때만 볼 수 있음
  • 자외선 이미지에서도 흑점 주변 활동이 나타나며, 플라스마가 자기장 선을 따라 바깥쪽으로 분출됨
  • 일부 자기장 선은 서로 가까운 흑점들을 연결함
  • PHI 이미지를 만드는 처리 과정은 새롭고 어려운 작업으로 평가됨
  • ESA 전문가들은 앞으로 비슷한 이미지를 더 빠르게 만들 수 있을 것으로 기대하며, 잠재적으로 1년에 두 번 공개할 수 있음

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 원본 이미지 파일 링크임(9600x9600, 각 10~20MB 정도)
    가시광: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Visible...
    자기장도: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Magneto...
    속도 지도: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Velocit...
    자외선: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/EUI_Ultravi...

    • 고해상도 이미지 덕분에 가시광 이미지와 자외선 이미지를 Photoshop에서 섞어 봤고, 결과는 여기 있음: https://imgur.com/a/vRGav2d
      딱딱한 경계는 빠르게 정리했지만, 픽셀을 너무 밀어붙이고 싶지는 않았음
    • 업로드된 이미지의 전체 디렉터리 링크임. 고해상도 약 99MB 버전도 포함되어 있음: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/
    • 큰 파일은 꽤 괜찮은 회선에서도 다운로드가 너무 느려서, 1995년에 모뎀으로 저해상도 이미지를 받던 느낌이 남. 완전 추억 소환임
      https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Visible...
    • 왜 이 이미지들 전부에서 태양 가장자리의 안티앨리어싱이 이렇게 거칠어 보이는지 궁금함. 후처리 때문에 그런 건가?
    • 자외선 이미지는 벽에 출력해서 걸고 싶을 정도인데, 가장자리가 너무 거친 것이 아쉬움

  • 지금까지 포착된 태양 전체 표면 이미지 중 가장 멋진 건 이쪽이라고 봄
    https://x.com/AJamesMcCarthy/status/1638648459002806272
    Andrew McCarthy: https://www.instagram.com/cosmic_background/
    Jason Guenzel: https://www.instagram.com/thevastreaches/

    • 인쇄용 139메가픽셀 이미지를 사고 싶다면 여기서 50달러에 판매 중임: https://cosmicbackground.io/products/fusion-of-helios
      관련자는 아니지만 오래전부터 진지하게 살까 고민 중임. 2017년 일식 때의 태양과 태양권을 합성한 사진이고, 내가 가장 좋아하는 태양 이미지 중 하나임
    • https://pbs.twimg.com/media/Fr2elMpaMAAqgZN?format=jpg&name=...
    • 5일에 걸쳐 촬영한 이미지라면 동적인 것보다는 정적인 것을 보여준다고 봐야 할 것 같음. 표현은 꽤 혼란스럽지만 사진은 훌륭함
    • 아름답긴 하지만, 엄밀히 말하면 태양 사진이라기보다 강하게 처리되고 디지털로 수정된 이미지에 가까움
    • Twitter는 “something went wrong”만 띄우고, 대화상자 세 개가 페이지 절반 이상을 가리거나 차지함

  • 실제 확대 가능한 이미지는 여기 있음: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_...

    • 자체 구현한 솔루션인지 모르겠지만 상태가 처참함. Leaflet을 기가픽셀 이미지에 쓰는 사례도 봤는데, 방식이 다소 색다르긴 해도 훌륭하게 동작함
    • 동작은 하지만 해상도가 기대보다 낮고, 축척도 없음
    • 아래로 내려가 이미지 캐러셀/갤러리에서 이미지를 클릭하면 고해상도 JPEG를 내려받을 수 있는 페이지로 이동함. 자외선 이미지는 약 100MB임
    • 서버 트래픽 때문인지 브라우저 한계 때문인지는 모르겠지만, 확대와 이동이 꽤 느려서 멋짐이 조금 깎임

  • 태양을 움직이는 과정의 규모와 폭력성은 정말 정신이 아득해짐. 4300만 km 떨어져 있는데도 제곱미터당 거의 20kW에 가까움
    수정: 탐사선이 태양에서 그만큼 떨어져 있다는 뜻임

    • 재미있는 사실로, 태양에서 지구까지(적어도 그만큼) 태양계에 대기가 뻗어 있다면 지구에서 듣는 태양의 소리는 약 100dB일 것임
      기억이 맞다면 태양은 매초 약 450만 톤의 질량을 에너지로 바꾸고, 그런데도 이보다 수조 배 더 에너지가 크고 격렬한 천체들이 있음. 첫 LIGO 검출은 약 1초 동안 태양 질량 5개를 에너지로 바꾼 것으로 알고 있음
    • 태양의 규모와 질량은 정말 매혹적임. 핵융합 과정에서 나온 광자가 중심핵을 빠져나오는 데 약 50만 년이 걸림
      중심핵이 그만큼 조밀해서 광자가 그렇게 많이 튕겨 다닌다는 뜻임. 바깥층인 코로나가 최대 3,500,000°F로 표면인 광구의 약 10,000°F보다 훨씬 뜨겁고, 그 아래 중심핵은 약 27,000,000°F라는 점도 신기함
    • 거대한 난류 플라스마 폭발 공이 우리 일상에 미치는 영향이 이렇게 적다는 게 이상할 정도임. 안정적인 빛과 열, 가끔 오로라 정도가 전부라니
      이 물체는 인류 존재의 마지막 흔적까지 지워버릴 만큼의 에너지를 가지고 있음
    • 태양 표면에서 제곱미터당 겨우 20kW라니 왜 그렇게 낮은지 모르겠음
      지구에서는 제곱미터당 약 1kW의 햇빛을 받고, 지구는 태양에서 1억 4900만 km 떨어져 있음. 대충 계산하면 지구에서 1kW/㎡를 받으려면 태양에서는 약 45MW/㎡여야 할 것 같음. 반지름 1억 4900만 km 구의 표면적을 태양 표면적으로 나누면 약 45000이라, 태양의 1W는 지구에 도달할 때 1/45000W가 됨. 어디가 틀린 걸까?

  • 항성 내부에 숨어 사는 고등 생명체 가능성을 상상해 본 적이 있을까? 쉽지는 않겠지만 에너지는 풍부하고, 덜 발달한 생명체가 방해할 가능성도 낮을 것 같음

  • 가시광으로 본 태양 이미지가 좀 의아함. 가운데 있는 # 모양은 뭘까? 물리 현상인지, 아니면 사진에서 생긴 인공물인지 궁금함

    • 여러 이미지를 이어 붙이면서 생긴 스티칭 인공물이 확실해 보임. 다만 꽤 눈에 띄는데 왜 그대로 뒀는지는 모르겠음
      과학 이미지에 어느 정도 후처리를 해야 하는지는 늘 논쟁이 있고, 완벽하지 않더라도 원본 캡처에 가까운 쪽을 선호하는 사람도 있음
    • 흥미롭긴 함. 사진에서 생긴 인공물 같고, 여러 사진을 하나로 합친 경계선일 수도 있음. 그래도 이 정도는 더 잘 처리할 수 있었을 것 같음

  • “우주선이 각 개별 사진마다 위치를 바꿔야 했기 때문에 이 과정은 4시간 이상 걸렸다. 최종 모자이크에서 태양의 지름은 거의 8000픽셀이다.”
    이건 인접한 시점들을 합친다기보다 수동 초표본화에 가까운 방식일 것 같음. 4800만 마일 거리 기준으로 4시간은 꽤 짧은 시간임
    수정: 궤도 속도를 생각하면 아마 궤도면에 수직으로 지그재그 이동했을 수도 있겠음

  • PNG나 JPG는 없는 걸까? 이런 우주 사진은 배경화면으로 쓰기 좋은데, 점점 웹페이지 안의 이상한 확대 전용 갤러리로만 보여주는 경우가 많아짐

  • 이걸 Las Vegas Sphere에 띄우면 재미있는 활용이 될 듯함

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