과학자들이 최고를 만든다

May 02, 2023

연구원들은 성간 공간으로의 편도 여행으로 향하는 쌍둥이 보이저 우주선과 기타 탐사선의 앞으로의 여정에 대한 새로운 관점을 얻었습니다.

우리는 말 그대로 거품 속에 살고 있습니다.

그것은 태양권이라고 불리며, 태양으로부터 뿜어져 나오는 미약한 플라즈마로 이루어져 있습니다. 이 이온화된 가스는 우리 별에서 나오는 자기장 선을 따라 바깥쪽으로 흐르며, 태양의 회전에 연결된 방사형 나선을 그리며 흘러나옵니다. 우리 은하계를 통과하는 더 큰 플라즈마 흐름에 맞서 이 바람이 약해지는 곳 너머로 모험을 떠나는 것은 매우 실제적인 의미에서 우리 태양계를 뒤처지는 것입니다.

그러나 태양권은 1950년대 후반부터 알려지고 연구되었음에도 불구하고 그 흐릿한 경계는 비교적 최근에야 놀라운 발견으로 밝혀졌습니다. 불과 10여년 전, NASA의 보이저 1호는 마침내 태양권을 벗어나 성간 공간으로 진입했다는 데이터를 전송했습니다. 그러나 한 가지 측정은 기대에 맞지 않았습니다. 우주선이 실제로 교차했을 때 예상했던 것처럼 나선형 자기장이 직선화되지 않았습니다.

보이저호 프로젝트의 부과학자이자 프린스턴 대학의 우주물리학자인 제이미 랭킨(Jamie Rankin)은 “돌이켜 보면 성간 자기장이 태양권에 뭉쳐서 늘어지는 천이 지역이 있어야 한다는 것이 합리적이었다”고 말했다.

이 "드레이핑" 효과는 흐르는 물이 배의 뱃머리 주변과 측면을 따라 꼬리 방향으로 쌓이는 방식과 유사합니다. 그리고 이 물결치는 항류가 배의 윤곽을 드러낼 수 있는 것처럼, 우리 별이 은하수를 통과할 때 태양권 주위의 성간 자기장이 휘어지는 것은 우리 태양계와 나머지 행성 사이의 거품 같은 경계의 크기와 모양에 대한 중요한 단서를 제공할 수 있습니다. 은하계. 그러나 이 드레이핑이 정확히 어떻게 생겼는지, 그리고 그것이 어떻게 깨끗한 성간 매체에 영향을 미치는지에 대해서는 아직까지 미해결 문제로 남아 있습니다.

최근 Asphysical Journal Letters에 발표된 연구에서 Rankin과 그녀의 연구진은 쌍둥이 보이저 탐사선의 독립적인 측정값과 NASA의 성간 경계에서 얻은 태양권-성간 경계 모델을 결합하여 천으로 덮인 지역에 대한 최초의 명확한 그림을 그렸습니다. 2008년 발사된 지구 궤도 위성 익스플로러(IBEX).

보이저호의 강점은 자기장을 직접 측정하고 우주선이 태양으로부터 더 멀리 이동할 때 거리에 따른 자기장이 어떻게 변하는 지를 측정한다는 것입니다. 그러나 보이저호는 궤적을 따라 필드를 샘플링할 뿐이며 거품의 진화하는 경계를 망각한 시각으로 제공합니다. 반면, IBEX는 태양권 경계에서 태양풍 입자와 성간 매체 입자 간의 충돌을 통해 생성된 원자의 에너지 소나기를 감지하여 "큰 그림" 관점을 제공합니다. 이 데이터는 하늘 전체에 걸쳐 거품 표면의 원격 보기를 제공하지만 중요한 상대 거리 측정은 없습니다.

문제는 이 두 데이터 세트가 일치하지 않는다는 것입니다. 아웃바운드 궤적을 따라 두 보이저 호는 이제 더 멀리 떨어져 있는 자기장에 대한 IBEX의 원격 전천 관측에서 추정된 값보다 더 강하고 비스듬한 자기장을 국지적으로 측정합니다. 서로 매우 다른 임무에서 얻은 결과를 조정하는 것은 두 세트의 퍼즐 조각을 맞추는 것과 비슷합니다. 이번 연구에는 참여하지 않았지만 프랑스 툴루즈 대학의 천체물리학자인 카티아 페리에르(Katia Ferrière)는 "보이저호의 데이터가 IBEX와 일치하지 않는 이유에 대해 많은 논의가 있었습니다"라고 말했습니다.

논문에서 연구원들은 IBEX 모델과 Voyager의 측정이 실제로 어떻게 일관된 이야기를 전달하는지 보여줍니다. 결과는 보이저 1호의 궤적을 따라 전계 강도와 방향, 즉 태양권 가장자리 주변의 "휘장"이 향후 60년 동안 지속될 것임을 보여줍니다. 이는 최종적으로 도달하기 전까지 우주선의 또 다른 200억 마일의 여행에 해당합니다. IBEX가 예측한 "드레이프되지 않은" 성간 자기장. 분석 결과 보이저 2호의 데이터를 적용하면 이 우주선은 태양권 전환으로 인해 쌓인 자기장을 벗어나기 위해 쌍둥이 우주선보다 두 배 더 먼 거리(약 120년)를 여행해야 한다는 사실이 밝혀졌습니다.