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9月10日(火):太陽風はどのようにエネルギーを得るか

2024年09月10日 06時00分00秒 | 天文・宇宙

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<今日のテーマ>: 太陽風はどのようにエネルギーを得るか

1960年代以降、天文学者達は、太陽の超音速の「太陽風」、つまり太陽系に流れ出る高エネルギー粒子の流れが、太陽を離れた後もエネルギーを受け続ける仕組みを不思議に思ってきた(右図:動画です。イメージをタップ)。今、NASAとヨーロッパ宇宙機関(FSA)の宇宙船の幸運なラインナップのお陰で、科学者達が太陽と地球の間の太陽活動をよりよく予測するのを助けるパズルの重要なピースとなる知識、その答えを発見したかもしれない。

2024年8月30日のサイエンス誌に掲載された論文では、最速の太陽風が太陽の近くの磁場の大きな捩じれ、磁気の「スイッチ・バック」が動力源となっているという説得力のある証拠を提供している。

以前、NASAのパーカー(Parker)太陽探査機は、これらのスイッチバックが太陽風全体で一般的であることを発見した。2021年に太陽の磁気大気に突入した最初の宇宙船となったパーカーは、科学者達が、スイッチ・バックが太陽の近くでより明確で強力になると判断することを可能にした。しかし、科学者達は、これまで、この興味深い現象が実際に太陽風で重要なエネルギーを蓄積しているという実験的証拠に欠いていた。

科学者のチームは二つの異なる宇宙船を使った。パーカーは、太陽の大気、即ち「コロナ」の中を飛ぶように作られており(右図)、ヨーロッパ宇宙機関とNASAの太陽軌道船(Solar Orbiter)ミッションは、太陽に比較的近い軌道上にあり、より長い距離で太陽風を測定している。

この発見は、2022年2月に、パーカー太陽探査機と太陽軌道船が、2日の内に同じ太陽風の流れを測定できるという偶然の一致によって可能になった。太陽軌道船は太陽のほぼ半分まで来ており、パーカーは太陽の磁気大気の端を迂回していた。

科学者達は、長い間、エネルギーが、太陽のコロナと太陽風全体が、少なくとも部分的には「アルベン波(Alfvén waves)」として知られる波を通じて移動することを知っていた。これらの波は、太陽風を構成する物質の過熱状態であるプラズマを介してエネルギーを輸ぶ。

   アルベン波(Alfvén waves)
英語 Wikipedia からの翻訳---プラズマ物理学で、ハンネス・アルベンにちなんで名付けられたアルベン波は、磁力線上の有効張力によって提供される、復元力に応答してイオンが振動するプラズマ波の一種である。

しかし、アルヴェン波が太陽と地球の間の太陽風とどれだけ進化し、相互作用するかは、これら二つのミッションが、これまでにないほど同時に太陽の近くに送られるまで測定できなかった。今、科学者達は、コロナ近くのこれらの波の磁気変動と速度変動に、どれだけのエネルギーが蓄えられているか、また、太陽から遠い波によって運ばれるエネルギーがどれだけ少ないかを直接判定できる。

新しい研究は、スイッチバックの形でのアルベン波が、太陽風が太陽から離れて流れるときのより速い流れで記録された加熱と加速を説明するのに十分なエネルギーを提供することを示している。

--- 以下略。

<ひとこと>: 少々難しい記事なので、この訳文自体も要約して載せています。

<出典>: Abbey Interrante(著者名です)

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