과학자들은 태양 분화와 태양 코로나에서 하전 입자의 후속 가속을 최첨단 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션을 시뮬레이션했습니다. 그들은 가속 메커니즘이 태양풍의 특정 조건이 필요하다는 것을 발견했습니다. 태양 바람은 태양에서 하전 된 입자의 지속적인 유출입니다.
태양 풍속이 초당 대략 500 ~ 650km (310 ~ 404 마일) 사이이며 표면을 통해 강한 자기장이 강한 태양에 넓은 영역이 있으면 가속 메커니즘이 작동하기에 적합합니다.
과학자들의 관찰은 지구의 자기 방패 밖에서 일하는 우주 비행사를 보호하기에 충분한 리드 타임으로 유해한 공간 방사선을 예측하는 새로운 우주 날씨 모델을 개발할 수 있습니다. 우주 방사선은 우주 비행사에게 주요 건강 위험이며 달과 화성에 대한 인간 임무에 큰 도전을 제기합니다.
연구팀의 연구 결과는 저널 _physical Review Letters_에 발표되었습니다.
NC State의 물리학과의 동창생 및 해당 연구 저자 인 Vassilis Angelopoulos 박사는“우주 비행사가 지구의 보호 자기권 밖에서 여행 할 때 높은 수준의 우주 방사선에 노출된다”고 말했다. "이 방사선의 대부분은 매우 활력이 넘치는 양성자의 형태를 취합니다. 그러나 수십 년의 연구에도 불구하고, 우리는 여전히 이러한 양성자를 그러한 높은 에너지로 가속화하는 물리적 메커니즘을 완전히 이해하지 못합니다."
천체 물리학 자들은 가속이 태양의 외부 대기 인 태양 코로나에서 발생할 가능성이 있으며, 단일 과정이 지구 근처에서 관찰 된 에너지로 양성자를 가속화 할 수 없기 때문에 단계에서 발생해야한다고 생각합니다. 일반적인 시나리오는 양성자가 자기장 라인의 재 연결 (자기 재 연결이라고 불리는 과정)을 통해 태양에 매우 가까운 에너지를 얻은 다음, 내부 헬리오 스피어 어딘가에 태양과 지구 사이의 영역에 의해 더 가속화된다는 것입니다.
관찰에 따르면 이러한 에너지적인 사건은 소위 관상 질량 방출 (CME)과 관련된 태양 분화와 관련이있는 것으로 나타났습니다. 그러나 CME는 또한 항상 유비쿼터스 현상이지만, 그 중 거의 1%만이 위험한 방사선을 생성하는 소수입니다.
Angelopoulos는“이것은 CME만으로도 가속도에 책임이 없다는 것을 보여줍니다. "더 많은 것이 있어야한다. 입자 가속 공정의 시작으로 이어지는 특정 조건."
그렇다면 이러한 특정 조건은 무엇입니까?
연구팀은 CME를 포함한 최첨단 슈퍼 컴퓨터 모델로 광범위한 물리 기반 시뮬레이션을 수행했습니다. 그들은 고 에너지 양성자의 가속이 태양풍이 특정 속도의 속도에있을 때 시작되며 태양에 강한 자기장이 태양 표면을 뚫고있는 넓은 영역이 있음을 발견했습니다.
NC 주 물리학과의 전 박사후 연구 학자 이자이 논문의 선임 저자 인 Xiaowei Wang 박사는“태양 코로나는 자기장으로 가득 차 있으며, 자성장은 가속도 과정에서 중요한 역할을한다는 것을 오랫동안 의심해했다. "그러나 자기장은 태양을 가로 질러 완전히 뻗어있는 것처럼 올바른 방식으로 구성되어야합니다. 우리의 수치 시뮬레이션은 이러한 조건이 발생하면 고 에너지 양성자 생성을위한 단계가 설정되어 있음을 보여줍니다."
유리한 조건이 존재하면 자기 재 연결이 매우 빠르게 될 수 있습니다. 이것은 전기장이 양성자를 고 에너지로 가속화하는 방식으로 자기장을 빠르게 재구성 할 수있다.
우주 기상 모델은 태양의 태양 바람 조건 및 대규모 자기장 구조에 대한 정보를 제공 할 수 있다면 지구에서 고 에너지 양성자 사건의 발생 및 도착 시간을 잠재적으로 예측할 수 있습니다. 이 기능을 갖춘 우주 기상 모델을 개발하는 것은 어렵지만 실현 가능하며 Angelopoulos 그룹의 연구는 그 방향으로 계속됩니다.
