목성의 X선 오로라

 

Credit  X-ray: NASA/CXC/UCL/W.Dunn et al, Optical: NASA/STScI

 

• 찬드라 X선 망원경의 관측데이터를 이용한 연구결과는 거대한 태양 폭풍이 어떻게 목성에 오로라를 만들어내는지 보여준다.

• 태양으로부터 발생하는 폭풍은 이따금씩 극단적으로 많은 양의 입자를 분출하게 되며, 이렇게 분출된 입자들이 우주 공간을 가로지르게 된다.

• 이번 데이터는 태양폭풍과 목성의 자기장 간에 나타나는 상호작용이 이 거대 행성에 오로라를 촉발시킬 수 있음을 보여주고 있다.

찬드라 X선 망원경의 데이터를 이용한 새로운 연구에 따르면 태양 폭풍이 목성에서 X선 오로라를 만들어내고 있다고 한다.
이 오로라는 이 행성의 넓은 지역에서 발생하는 일반적인 오로라보다 8배나 밝고 그 에너지는 지구에서 나타나는 북극광에 비해 수백 배나 더 강력한 에너지를 가지고 있다.

 

이번 연구 결과는 거대한 태양폭풍이 목성에 도달했을 때 나타나는 X선 오로라 연구로는 최초의 사례에 해당한다.

 

태양은 태양풍을 통해 지속적으로 입자를 우주 공간으로 뿜어내고 있다.
때때로 코로나 질량 분출(Coronal Mass Ejections , CMEs)로 알려져 있는 강력한 폭풍이 발생하며 이로인해 태양폭풍은 훨씬 더 강력해진다.

 

이 사건은 목성의 자기장에 의해 통제되고 있는 지역인 목성의 자기권을 압축시키게 되며 그 결과 자기권의 경계는 안쪽으로 수백만 킬로미터나 이동하게 된다.
이번 연구에 따르면 이러한 상호작용의 결과 목성의 자기권과 태양풍의 경계부에서 X선 오로라를 발생시키게 되는데 이 오로라가 뒤덮고 있는 지역은 지구보다 훨씬 더 크다고 한다.

 

위 사진들은 2011년 10월 목성에 코로나 질량 분출에 따른 태양폭풍이 도착한 후 오로라가 발생하는 동안 촬영된 사진들을 합성한 것이다.
사진에서 찬드라 X선 망원경에 의해 관측된 X선 데이터는 허블우주망원경이 촬영한 가시광선 사진 위에 겹쳐져 있으며 X선 데이터는 분홍색으로 표시되어 있다.

 

왼쪽 사진은 코로나질량분출이 목성에 닿았을 때의 X선 활동양상을 보여주고 있으며 오른쪽 사진은 코로나질량분출이 잦아든 이틀 후에 바라본 모습이다.

 

목성의 오로라와 코로나질량분출의 충돌은 11시간에 걸친 X선 복사 모니터링에 의해 추적되었다.
과학자들은 X선 활동의 원천을 알아내기 위해 이 데이터를 활용하였으며 서로 다른 시간대에까지 조사를 확장하여 특정 대상 지역을 식별하였다.

또한 과학자들은 찬드라 X선망원경과 ESA의 XMM-Newton 망원경을 활용하여 목성의 자기장과 자기권, 오로라에 대한 데이터를 수집함으로써
목성에서 어떻게 X선 활동이 발생하는지를 알아내기 위한 계획을 수립하였다.

 

이번 연구 결과를 담고 있는 논문은 2016년 3월 22일 지구물리학 연구지(the Journal of Geophysical Research)에 개재되었다.

 

논문의 저자는 다음과 같다.
윌리엄 듄(William Dunn, UCL),

그라질라 브랜듀아르디_레이몬트(Graziella Branduardi-Raymont, UCL),

로널드 엘스너(Ronald Elsner, NASA 마샬 우주비행센터),

마리사 보그트(Marissa Vogt , 보스턴 대학),
로랑 라미(Laurent Lamy , 파리 디드호 대학),

피터 포드(Peter Ford, 메사추세츠 기술연구소),

앤드류 코트스(Andrew Coates, UCL)

랜들 글래드스톤(Randall Gladstone, 사우스웨스트우주탐사연구소),

캐트리나 잭맨(Caitriona Jackman, 사우스햄턴 대학),

조나탄 니콜라스(Jonathan Nichols, 레스터 대학교),
조나단 래(Jonathan Rae, UCL),

알리 바르사니(Ali Varsani, UCL),

토모키 기무라(Tomoki Kimura , JAXA),

캐네스 한센(Kenneth Hansen , 미시건 대학),

제이미 제신스키(Jamie Jasinski, UCL)
 

 

출처 : NASA CHANDRA X-RAY Observatory Photo Album  2016년 3월 22일
         http://chandra.harvard.edu/photo/2016/jupiter/

 

참고 : 목성과 목성의 달에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.      
          https://big-crunch.tistory.com/12346946

 

원문>

Jupiter: Solar Storms Ignite 'Northern Lights' on Jupiter

• A new study using Chandra data shows how a giant solar storm can ignite auroras on Jupiter.

 

• Storms from the Sun occasionally release extremely large streams of particles via winds that travel through space.

 

• New data show the interaction between the solar wind and Jupiter's magnetosphere can trigger auroras on the gas giant.

 

Solar storms are triggering X-ray auroras on Jupiter that are about eight times brighter than normal over a large area of the planet and hundreds of times more energetic than Earth's 'northern lights,' according to a new study using data from NASA's Chandra X-ray Observatory. This result is the first time that Jupiter's auroras have been studied in X-ray light when a giant solar storm arrived at the planet.

The Sun constantly ejects streams of particles into space in the solar wind. Sometimes, giant storms, known as coronal mass ejections (CMEs), erupt and the winds become much stronger. These events compress Jupiter's magnetosphere, the region of space controlled by Jupiter's magnetic field, shifting its boundary with the solar wind inward by more than a million miles. This new study found that the interaction at the boundary triggers the X-rays in Jupiter's auroras, which cover an area bigger than the surface of the Earth.

These composite images show Jupiter and its aurora during and after a CME's arrival at Jupiter in October 2011. In these images, X-ray data from Chandra (purple) have been overlaid on an optical image from the Hubble Space Telescope. The left-hand panel reveals the X-ray activity when the CME reached Jupiter, and the right-hand side is the view two days later after the CME subsided. The impact of the CME on Jupiter's aurora was tracked by monitoring the X-rays emitted during two 11-hour observations. The scientists used that data to pinpoint the source of the X-ray activity and identify areas to investigate further at different time points. They plan to find out how the X-rays form by collecting data on Jupiter's magnetic field, magnetosphere and aurora using Chandra and ESA's XMM-Newton.

A paper describing these results appeared in the March 22, 2016 issue of the Journal of Geophysical Research. The authors on the paper are William Dunn (UCL), Graziella Branduardi-Raymont (UCL), Ronald Elsner (NASA's Marshall Space Flight Center), Marissa Vogt (Boston University), Laurent Lamy (University of Paris Diderot), Peter Ford (Massachusetts Institute of Technology), Andrew Coates (UCL), Randall Gladstone (Southwest Research Institute), Caitriona Jackman (University of Southampton), Jonathan Nichols (University of Leicester), Jonathan Rae (UCL), Ali Varsani (UCL), Tomoki Kimura (JAXA), Kenneth Hansen (University of Michigan), and Jamie Jasinski (UCL).

NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, manages the Chandra program for NASA's Science Mission Directorate in Washington. The Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, controls Chandra's science and flight operations.

 

 

Fast Facts for Jupiter:
Credit	X-ray: NASA/CXC/UCL/W.Dunn et al, Optical: NASA/STScI
Release Date	March 22, 2016
Scale	Each image is 60 arcsec across.
Category	Solar System
Observation Date	02 Oct 2011 and 04 Oct 2011
Observation Time	10 hours 50 minutes each pointing.
Obs. ID	12315, 12316
Instrument	ACIS
References	Dunn, W. et al, 2016, JGR (accepted)
Color Code	X-ray (Purple); Optical (Red, Green, Blue)

Distance Estimate

About 650 million kilometers