과학자들이 마침내 태양의 코로나에 힘을 실어주는 숨겨진 파도를 발견했습니다

연구 결과는 10월 24일에 발표되었습니다. 자연 천문학는 하와이의 강력한 미국 국립과학재단(NSF) Daniel K. Inouye 태양 망원경을 사용하여 달성되었습니다. 이번 발견으로 과학자들은 태양의 바깥층인 코로나가 표면 온도가 약 5,500°C인 동안 수백만도에 도달하는 이유를 마침내 설명할 수 있게 되었습니다.

Alfvén 파동과 그 역할 이해

알벤 파(Alfvén wave)는 플라즈마를 통해 이동하는 자기 진동으로, 1942년 노벨상 수상자 Hannes Alfvén이 처음 예측했습니다. 이 파도의 더 큰 버전은 이전에 볼 수 있었으며 종종 태양 플레어와 관련이 있습니다. 그러나 이 새로운 관찰은 과학자들이 태양에 지속적인 에너지를 제공할 수 있는 더 작고 지속적으로 존재하는 비틀림 유형의 증거를 포착한 최초의 사례입니다.

UKRI 미래 리더 동료 교수인 Northumbria University의 Richard Morton이 연구를 주도했습니다. 그는 “이 발견으로 1940년대에 기원을 둔 이러한 파동에 대한 장기간의 탐색이 끝났습니다. 우리는 마침내 코로나에서 자기장선을 앞뒤로 비틀는 비틀림 운동을 직접 관찰할 수 있게 되었습니다.”라고 설명했습니다.

이노우에 태양 망원경을 통한 기술적 혁신

이 발견은 태양의 코로나를 연구하기 위해 만들어진 가장 진보된 장비인 Daniel K. Inouye 태양 망원경의 극저온 근적외선 분광계(Cryo-NIRSP)에 의해 가능해졌습니다. 이 장비는 태양 대기의 매우 미세한 구조를 감지하고 플라즈마의 가장 작은 움직임까지 측정할 수 있습니다.

망원경의 4미터 거울은 이전 태양 망원경보다 4배 더 크며 동종 태양 망원경 중 가장 강력한 시설입니다. NSF의 국립태양관측소(National Solar Observatory)가 운영하는 이 프로젝트는 20년이 넘는 글로벌 협력을 상징합니다. Northumbria University는 태양 연구에 대한 대학의 강력한 배경을 바탕으로 망원경의 Visible Broadband Imager용 카메라를 설계한 영국 컨소시엄을 통해 기여했습니다.

코로나에서 과열 철 추적

Morton 교수는 망원경이 아직 테스트되는 동안 관찰 시간을 부여 받았습니다. 그의 팀은 Cryo-NIRSP를 사용하여 섭씨 160만도까지 가열된 코로나 내 철의 움직임을 추적했습니다.

포착하기 어려운 비틀림 파도를 식별하는 열쇠는 Morton이 개발한 새로운 데이터 분석 방법에서 나왔습니다. 그는 다음과 같이 설명합니다. “태양의 코로나에서 플라즈마의 움직임은 흔들리는 동작에 의해 지배됩니다. 이것이 비틀림 동작을 가리기 때문에 비틀림을 찾기 위해 흔들림을 제거하는 방법을 개발해야 했습니다.”

전체 자기 구조를 흔들리게 하고 태양 영상에서 볼 수 있는 보다 친숙한 “꼬임” 파동과 달리 비틀림 알벤파는 분광학으로만 감지할 수 있는 미묘한 비틀림 동작을 생성합니다. 이는 과학자들이 플라즈마가 지구를 향해 이동하고 지구에서 멀어지는 방식을 측정하여 자기 구조의 반대쪽에 눈에 띄는 빨간색과 파란색 패턴을 생성해야 함을 의미합니다.

태양열과 에너지의 비밀을 밝히다

이 발견은 태양의 대기가 어떻게 기능하는지에 대한 새로운 시각을 제시합니다. 개기 일식 동안 볼 수 있는 코로나는 섭씨 100만도를 초과할 수 있습니다. 이는 우리 태양계를 채우는 태양풍처럼 하전 입자를 바깥쪽으로 추진할 수 있을 만큼 뜨겁습니다.

이 연구에는 중국 북경대학교, 벨기에 루벤 KU, 런던 퀸메리대학교, 중국과학원, 하와이와 콜로라도에 있는 NSF 국립 태양 관측소의 과학자들이 참여했으며, 이는 광범위한 국제적 노력을 반영합니다.

Alfvén 파동이 어떻게 행동하는지 이해하는 것은 우주 날씨를 예측하는 데 실질적인 의미가 있습니다. 태양풍은 GPS, 위성, 지구의 전력망을 방해할 수 있는 자기 교란을 전달합니다. 새로 관측된 이 파도는 NASA의 파커 태양탐사선(Parker Solar Probe)이 최근 감지한 태양풍의 에너지 폭발인 “자기 전환”을 설명할 수도 있습니다.

Morton 교수는 “이 연구는 Alfvén 파동 난류가 태양 대기에 어떻게 전력을 공급하는지 설명하는 다양한 이론적 모델에 대한 필수적인 검증을 제공합니다.”라고 덧붙였습니다. “직접 관찰을 통해 마침내 이러한 모델을 현실과 비교하여 테스트할 수 있게 되었습니다.”

미래 연구와 지속적인 발견

연구팀은 이번 발견으로 이러한 파동이 코로나에서 어떻게 에너지를 전파하고 소멸하는지에 대한 추가 조사가 촉발될 것으로 기대하고 있습니다. 고품질 스펙트럼을 제공하는 Daniel K. Inouye 태양 망원경의 Cryo-NIRSP 장비의 능력은 태양 대기에서 파동 물리학을 연구하는 데 새로운 가능성을 열어줍니다.

이 연구는 UKRI Future Leaders Fellowships, 중국 국립자연과학재단, 유럽연합의 Horizon Europe 프로그램의 지원을 받았습니다.

이것은 Morton 교수가 Alfvén 파동에 ​​대한 연구와 관련하여 올해 발표한 세 번째 논문입니다. 2025년 4월 논문 DKIST/Cryo-NIRSP로 관찰한 고주파 코로나 알벤파출판되었다 천체 물리학 저널에서, 그 다음에는 종이 코로나 알베닉파의 기원2025년 6월에 출판됨 천체 물리학 저널 편지.