NASAの宇宙探査機、太陽大気中の「狂気じみた渦」を捉える

 (mashable.com)
1 ポイント 投稿者 GN⁺ 2024-04-08 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • 太陽系で最速の宇宙機として紹介されている Parker Solar Probe が、太陽の外部大気であるコロナ内部で巨大な渦状構造を撮影
  • この映像は WISPR カメラで撮影されたもので、研究チームはコロナ質量放出（CME）が太陽風と相互作用して生じた現象である可能性が高いと見ている
  • この構造は Kelvin-Helmholtz instabilities（KHI） と呼ばれる珍しい渦で、関連研究は The Astrophysical Journal に掲載された
  • CMEは衛星、通信、航法、電力網を脅かす可能性があり、1989年には強力なCMEによりカナダのQuébecで数百万人が12時間にわたって停電の影響を受けた
  • Parker Solar Probeは 4.5インチの炭素製熱シールド で太陽熱に耐え、今年末には時速 430,000マイル に到達する予定

太陽コロナ内で捉えられた渦

  • NASAの Parker Solar Probe は、これまでのミッションよりはるかに太陽へ近づく宇宙機で、太陽系で最速の宇宙機として紹介されている
  • 今回の映像には、太陽の外部大気である コロナ 内で観測された巨大な「vortex-like structures」が収められている
  • 撮影には WISPR カメラが使われた
    • WISPRはWide-field Imager for Parker Solar Probeの略
  • 研究チームは、この構造が コロナ質量放出（CME） と太陽風の相互作用に由来した可能性があると見ている
    • CMEは、太陽が超高温ガスであるプラズマを宇宙空間へ放出する現象
    • 太陽風は、太陽が継続的に放出する荷電粒子の流れ
  • 関連研究は The Astrophysical Journal に掲載された
  • この珍しい渦は、技術的には Kelvin-Helmholtz instabilities、略してKHIと呼ばれる

CME予測と地球インフラのリスク

  • 今回の直接撮影により、まだ十分には解明されていない太陽環境における CMEの移動 と周囲の太陽風との相互作用を理解する機会が広がる
  • CMEは地球の技術インフラに直接的なリスクとなり得る
    • 衛星 を危険にさらし、通信や航法技術を妨げ、地球の電力網まで麻痺させる可能性がある
    • 1989年3月12日、強力なCMEが地球磁場に到達し、3月13日午前2時44分直後、Québecの電力網の脆弱な箇所を通じて電流が影響を与えた
    • 2分もたたないうちにQuébecの電力網全体が停電し、その後12時間にわたり数百万人が暗いオフィス、地下歩行通路、停止したエレベーターに取り残された

Parker Solar Probeの飛行条件

  • Parker Solar Probeは、太陽コロナへ向けた高速接近を続ける予定
  • 宇宙機は太陽に向けた 厚さ4.5インチの炭素製熱シールド によって熱に耐える
    • シールド自体は華氏約2,500度まで加熱される
    • シールドの背後、数フィート離れた環境は比較的穏やか
  • 今年末、Parker Solar Probeは時速 430,000マイル に到達する予定

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1件のコメント

 
GN⁺ 2024-04-08
Hacker News のコメント

  • 80年代後半に博士課程にいたころ、Kelvin-Helmholtz 不安定性を太陽力学に適用してスーパーコンピュータでシミュレーションしたことがあるが、実際に存在し、予測どおりに振る舞うのを見るのはうれしい
    当時予測されていたほかの プラズマ不安定性 も、いまでは宇宙探査機によって数多く確認されている

  • 映像が最初から最後まで 7.5時間 で、Parker がその渦に対して時速数十万マイルで動いているなら、大きさは太陽の直径くらいあるのか？

  • 「今年末までに探査機はなんと 時速430,000マイル に到達する予定」とのことだが、Voyager よりずっと速い
    真空中での光速は時速 670,616,629 マイルなので、もう無視しづらい比率の領域に入り始めている
    0.1% にかなり近い

    • 初歩的な質問です
      時速43万マイルが大きな数字なのは明らかだし、速度を上げる 重力アシスト の仕組みも聞いたことがあるので馴染みはある
      ただ、エネルギーは保存されると理解している。ある物体が時速43万マイルの速度を得るなら、そのエネルギーはどこかから来なければならず、自前の燃料を燃やしたわけでもないので、太陽が大量のエネルギーを渡したように思える
      それが重力エネルギーなら、太陽がそのエネルギーを失ったという意味に感じられるが、これは質量に基づくものではないのか？ でも太陽の質量が変わったようには思えない
      エネルギーのやり取りという観点で、何が得をして何が失っているのか、わかりやすく説明してもらえるとありがたい

  • 写真の 縮尺 はわかるだろうか？ この渦はどれくらい大きいのか？

  • 本当にすごい。これに 疑似カラー 処理をすると役立つだろうか？
    ちょっと気恥ずかしい素人質問です
    変な話だが、音も聞いてみたい。電波天文学者が太陽から捉える、あの長くて低周波の口笛のようなものだ

    • 音は宇宙空間を伝わらない。だからそういうものはデータを 音に変換 しただけで、だいたい幻想に近いものだと考えている

  • 完全にワームホールみたいに見える。Kelvin-Helmholtz 不安定性 なのか Einstein-Rosen ブリッジなのか迷いそうだ

    • SF ではなく物理ベースのレンダリングでは、ワームホール はレンズのように見えるし、その向こうに点のような星しかない宇宙空間に浮かぶレンズは気づきにくい
      とくに Einstein-Rosen ブリッジは、光子ひとつを含め文字どおり何かが存在する宇宙では不安定なので、実際に見ることはできない

  • 期待外れだった。色もないし、縮尺感もないし、短すぎて何を見たのかまったくわからない

    • この動画を見ると、視線の向きと文脈を理解する助けになるかもしれない
      https://www.youtube.com/watch?v=IQXNqhQzBLM
      Parker Solar Probe は太陽の周囲を非常に細長い軌道で回っており、ほとんどの時間、太陽に向いた大きな熱シールドの後ろで動作している。馬の目隠しのようなものだと考えればよく、機器は進行方向と、ある程度太陽から離れる「右側」を向いている
      映像では太陽は常に左側にあり、探査機は軌道の最接近点、つまり近日点を通過中で、これは左下の速度テレメトリ値と直接対応している。最も速いときが太陽に最も近いときだ
      したがって渦の映像では太陽は左にあり、渦の軸はおそらく太陽をほぼ直接向いていて、探査機はその横を通り過ぎていることになる
    • これまで見た科学画像の中でも屈指のすばらしさだ。どうすれば畏敬の念を抱かずにいられるのかわからない
      時間スケールを見てほしい。その構造がどれほど大きいかを見てほしい
      私たちはほぼ 0.1% の光速で、華氏 2,500 度の環境を移動している。科学と工学の驚くべき証拠だ
      見た目は地味でも、実際にはとてつもなくすごいものはある。たとえば系外惑星の放射スペクトルはグラフの山にすぎないが、それは祖先たちが想像もできなかった世界の大気を検出しているということだ
      私たちの種の前に何が待っているのかを考えると、本当に驚かされる
    • これは Hollywood の VFX シーンではなく、科学機器が 太陽コロナ内部 で捉えた映像だ
    • この探査機は信じがたいほど過酷な環境を飛んでおり、特定の明るさや波長に合わせて特徴がより見えやすくなるよう調整されている可能性が高い
      多くの宇宙探査機映像が 疑似カラー を使うのもそのためだ。人間の目ではそうした特徴を見られないことが多いからだ