X선으로 바라본 우리별 태양

 

Credits: NASA/JPL-Caltech/GSFC/JAXA

 

사진 1> 여러 망원경의 태양 관측 데이터를 합쳐 만든 이 사진에는 플레어가 솟아오르는 활성지역이 두드러지게 보이고 있다.

NASA의 핵분광망원경배열(Nuclear Spectroscopic Telescope Array, 이하 NuSTAR)의 고에너지 X선 데이터는 파란색으로, 일본의 히노데 위성이 관측한 저에너지 엑스선 데이터는 초록색으로, 그리고 NASA의 태양활동위성(Solar Dynamics Observatory, 이하 SDO)이 관측한 자외선 데이터는 노란색과 빨간색으로 표현되어 있다.

 

X선으로 다채로운 색깔의 태양을 담아낸 이 사진에는 NuSTAR의 관측 데이터가 포함되어 있다.  

NuSTAR가 관측한 고에너지 X선 데이터는 파란색으로 표현되어 있으며 일본의 히노데 위성이 촬영한 저에너지 X선은 초록색으로 표시되어 있다.

노란색과 빨간색은 NASA의 SDO가 담아낸 자외선 데이터를 나타낸다.

 

NuSTAR의 관측 대상은 일반적으로 블랙홀이나 초신성, 또다른 고에너지 천체와 같은 수수께끼의 천체들이다.

그러나 NuSTAR는 이처럼 가까이 있는 우리 태양을 관측할 수도 있다. 

 

7월 8일 영국 웨일즈 랜디드노에서 개최된 왕립천문학회 국립 천문학 회의에서 이 사진을 발표한, 글래스고 대학 레인 한나(Iain Hannah)의 설명은 다음과 같다.
"우리는 이사진에서 몇몇 활성지역을 볼 수 있습니다.
지금 우리 태양은 활동 주기에서 대단히 저조한 상태에 머물고 있습니다만 극소기에 다다르려면 아직 2년이나 더 남아 있습니다."

 

몇몇 활성지역들은 플레어로 가득차이 있다.
플레어는 태양 표면에서 발생하는 거대한 분출로서 이온입자들과 고에너지 복사를 우주공간으로 뿜어낸다.
이러한 플레어 현상은 자기장의 자기선이 뒤엉켜 끊어졌다가 다시 이어질 때 발생한다.

NuSTAR는 극도로 민감한 관측기구여서 이처럼 거대한 플레어를 담아내지는 못한다.

그대신 거대 플레어가 방출하는 에너지의 100만분의 1 정도의 적은 에너지를 방출하는 마이크로플레어의 에너지는 측정할 수 있다.

NuSTAR를 이용하여 이론상으로만 존재하는 나노플레어를 직접적으로 관측할 수 있을지도 모른다.
나노플레어가 방출하는 에너지는 보통 플레어가 방출하는 에너지의 10억분의 1이다.

 

태양의 대기 또는 코로나가 예상보다 훨씬 높은 온도를 유지하고 있다는 사실을 설명해 줄지도 모르는 나노플레어는 너무나 작은 크기로 인해 관측하기가 쉽지 않은 것으로 추측되고 있다.

그러나 나노플레어는 NuSTAR가 충분히 감지해낼만한 고에너지 X선을 복사하고 있을지도 모른다.

천문학자들은 이 미세한 플레어들이 훨씬 거대한 플레어와 마찬가지로 엄청난 속도의 전자를 방출할 수 있는 것으로 추측하고 있다.

전자가 고밀도로 몰려 있게 되면 그 주위에서 고에너지 X선이 복사된다.

한나의 설명은 다음과 같다.
"우리는 이러한 사건을 관측할 수 있는 능력을 갖기 위해 다음 몇 년동안 태양 활동이 좀더 잦아들기를 기다릴 필요가 있습니다. 
 태양이 약 11년의 활동 주기에서 가장 고요한 시기에 접어드는 동안, 극대기일때와 같은 유사 분출이 몇차례 있을 것입니다."

 

천문학자들은 또한 NuSTAR의 데이터를 이용하여 플레어에 의해 에너지가 분출되는 곳을 특정할 수 있을지 모른다는 사실에 큰 흥미를 가지고 있다.

일반적으로 에너지가 태양의 상층 대기에서 방출된다는 것은 알려져 있지만 그 정확한 위치와 세부 기재는 정확히 알려져 있지 않다.

 

우주론 학자들 역시 NuSTAR를 이용한 태양 관측을 희망하고 있다.

이를 통해 액시온이라 불리는 가설 상의 암흑물질 입자를 감지할 수 있는 일말의 가능성이 있기 때문이다.

암흑물질은 우주에서 우리 눈에 보이는 일반물질보다 5배나 더 많은 양을 가진 수수께끼의 물질이다.  
 
NuSTAR는 이와같은 궁금증이나 또다른 태양의 수수께끼에 대해  규명해 줄 수 있을지도 모른다.

 

NuSTAR 팀의 천문학자인 캘리포니아 기술연구소의 브라이언 그레펜스테트( Brian Grefenstette)의 설명은 다음과 같다.
"NuSTAR가 대단한 점은 수백만년 거리의 블랙홀을 잡아낼 수도 있고  매우 가까운 곳에 위치하는 별의 근본법칙에 대해서도 알 수 있게 해 줄만큼 다재다능하다는 것입니다."
 

NuSTAR 는 칼텍의 주도하에 제트추진연구소에서 관리하는 작은 탐사기구이다.

NuSTAR는 데니쉬 기술대학(Danish Technical University)과 이탈리아 우주국(the Italian Space Agency, ASI)의 협력하에 개발되었다.

 

출처 : NASA Solar System Exploration 2015년 7월 8일 News Release
         http://solarsystem.nasa.gov/news/display.cfm?News_ID=49447
          

참고 : 우리별 태양에 대한 각종 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346934

 

원문>

Searing Sun Seen in X-rays

8 Jul 2015

 

(Source: NASA Jet Propulsion Laboratory)

X-rays light up the surface of our sun in a bouquet of colors in this new image containing data from NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array, or NuSTAR. The high-energy X-rays seen by NuSTAR are shown in blue, while green represents lower-energy X-rays from the X-ray Telescope instrument on the Hinode spacecraft, named after the Japanese word for sunrise. The yellow and red colors show ultraviolet light from NASA's Solar Dynamics Observatory.

NuSTAR usually spends its time investigating the mysteries of black holes, supernovae, and other high-energy objects in space. But it can also look closer to home to study our sun.

"We can see a few active regions on the sun in this view," said Iain Hannah of the University of Glasgow, Scotland, who presented the image today, July 8, at the Royal Astronomical Society's National Astronomy Meeting in Llandudno, Wales. "Our sun is quieting down in its activity cycle, but still has a couple of years before it reaches a minimum."

Those active areas of the sun are filled with flares, which are giant eruptions on the surface of the sun that spew out charged particles and high-energy radiation. They occur when magnetic field lines become tangled and broken, and then reconnect. Due to its extreme sensitivity, NuSTAR's telescope cannot view the larger flares. But it can help measure the energy of smaller microflares, which produce only one-millionth the energy of the larger flares.

NuSTAR may also be able to directly detect hypothesized nanoflares, which would be only one-billionth the energy of flares. Nanoflares -- which may help explain why the sun's atmosphere, or corona, is much hotter than expected -- would be hard to spot due to their small size. However, nanoflares may emit high-energy X-rays that NuSTAR has the sensitivity to detect. Astronomers suspect that these tiny flares, like their larger brethren, can send electrons flying at tremendous velocities. As the electrons zip around, they give off high-energy X-rays.

"We still need the sun to quiet down more over the next few years to have the ability to detect these events," said Hannah, explaining that, while our sun is approaching the tranquil end of its roughly 11-year activity cycle, it has been showing spurious bouts of high activity.

Astronomers are also excited to use NuSTAR's images of the sun to pinpoint where energy from flares is released. While it is known that the energy is generally liberated in the upper solar atmosphere, the locations and detailed mechanisms are not precisely known.

Cosmologists are looking forward to using NuSTAR's solar observations, too. There is a slim chance the telescope could detect a hypothesized dark matter particle called the axion. Dark matter is a mysterious substance in our universe that is about five times more abundant than the regular matter that makes up everyday objects and anything that gives off light. NuSTAR might be able to address this and other mysteries of the sun.

"What's great about NuSTAR is that the telescope is so versatile that we can hunt black holes millions of light-years away and we can also learn something fundamental about the star in our own backyard," said Brian Grefenstette of the California Institute of Technology in Pasadena, an astronomer on the NuSTAR team.

NuSTAR is a Small Explorer mission led by Caltech and managed by NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, for NASA's Science Mission Directorate in Washington. NuSTAR was developed in partnership with the Danish Technical University and the Italian Space Agency (ASI). The spacecraft was built by Orbital Sciences Corp., Dulles, Virginia. NuSTAR's mission operations center is at UC Berkeley, and the official data archive is at NASA's High Energy Astrophysics Science Archive Research Center. ASI provides the mission's ground station and a mirror archive. JPL is managed by Caltech for NASA.

The Hinode mission is led by the Japanese Aerospace Exploration Agency, with participation from NASA and European partners.

For more information about NuStar, visit:

http://www.nasa.gov/nustar

 

http://www.nustar.caltech.edu

 

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Whitney Clavin
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-4673
whitney.clavin@jpl.nasa.gov

 

2015-232