太陽の全表面を史上最高解像度で捉えたSolar Orbiterの画像

 (smithsonianmag.com)
2 ポイント 投稿者 GN⁺ 2024-11-24 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • 太陽の可視表面全体である**光球（photosphere）**を一度に高解像度で示す新しい画像4点が公開され、表面構造や磁場活動をより詳細に見られるようになった
  • 各画像は、2023年3月22日にSolar Orbiterが太陽から4,600万マイル未満の距離で撮影した高解像度写真25枚をつなぎ合わせたモザイク
  • 最終モザイクでは太陽の直径がほぼ8,000ピクセルに達し、計100枚の撮影には宇宙機の位置調整のため4時間以上かかった
  • 今回の観測にはPHIとEUIの2つの機器が使われ、可視光画像、磁場方向マップ、速度マップ、紫外線によるコロナ画像が含まれる
  • PHI画像の処理はまだ新しく難しい作業だが、同様の画像をより速く作成できれば年2回の公開も可能になると期待されている

Solar Orbiterが撮影した太陽の全表面

  • ESAはSolar Orbiterによる新しい太陽全体の観測画像4点を公開した
  • 公開画像には、太陽の可視表面全体である光球をこれまでで最も高い解像度で見たものが含まれる
  • 各画像は、2023年3月22日に撮影された25枚の高解像度写真で構成されるモザイク
  • Solar Orbiterは当時、太陽から4,600万マイル未満の距離にあり、合計100枚の元画像を撮影した
  • 個々の写真ごとに宇宙機の位置を変える必要があったため、撮影プロセスには4時間以上かかった
  • 最終モザイクでは太陽の直径がほぼ8,000ピクセルに達する

観測機器と画像の種類

  • Solar OrbiterはESAとNASAの共同ミッションで、ESAが運用している
  • 2020年2月に打ち上げられ、同年7月に最初の画像を公開した
  • その後、太陽の最接近画像や極域の初の近接画像を撮影する成果を上げた
  • 今回公開された画像には、Solar Orbiterの6つの撮像機器のうちPHIとEUIの2つが使われた
    • Polarimetric and Helioseismic Imager（PHI）：可視光画像、磁場方向マップ、表面の一部の速度・方向マップを生成
    • Extreme Ultraviolet Imager（EUI）：紫外線で太陽の外層大気であるコロナの画像を生成

可視光画像が明らかにした表面構造

  • PHIの可視光画像は、絶えず動く高温プラズマの表面を示している
  • この層の温度は華氏8,132〜10,832度で、太陽放射の大部分を放出している
  • 表面の下には、高密度のプラズマが地球のマントルのマグマのように渦巻く対流層がある
  • こうした対流のため太陽表面は粒状に見え、太陽磁場も揺れ動くプラズマによって駆動されていると考えられている

黒点、磁場、表面の流れ

  • PHIの可視光画像と磁場マップには、暗い形の黒点が現れる
  • 黒点では太陽磁場がより強く、磁場マップでは赤色が外向きに動く領域、青色が内向きに動く領域を示す
  • 黒点は磁場が集中的に絡み合った領域で、プラズマが太陽の熱混合による対流の流れから外れ、周囲より低温になる
  • その結果、黒点のプラズマは発する光が少なくなり、可視光画像では暗く見える
  • PHIの速度マップは、太陽表面の一部の動きを捉えている
    • 青色はSolar Orbiterの方向へ動く領域
    • 赤色はSolar Orbiterから遠ざかる領域
  • このマップでは、太陽表面のプラズマがおおむね太陽の自転とともに動く一方、黒点の周辺では外側へ押し出される様子が見られる

紫外線コロナ画像と今後の公開可能性

  • EUIの紫外線画像は、太陽のかすかな外層大気であるコロナを示している
  • コロナは地球からは皆既日食のときだけ見ることができる
  • 紫外線画像でも黒点周辺の活動が現れ、プラズマが磁力線に沿って外側へ噴出している
  • 一部の磁力線は、互いに近い黒点同士をつないでいる
  • PHI画像を作成する処理プロセスは新しく難しい作業と評価されている
  • ESAの専門家は、今後は同様の画像をより速く作成できるようになると期待しており、潜在的には年に2回公開できる可能性がある

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1件のコメント

 
GN⁺ 2024-11-24
Hacker Newsのコメント

  • 元画像ファイルへのリンク（9600x9600、各10〜20MB程度）
    可視光: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Visible...
    磁場図: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Magneto...
    速度マップ: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Velocit...
    紫外線: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/EUI_Ultravi...

    • 高解像度画像のおかげで、可視光画像と紫外線画像をPhotoshopで混ぜてみた。結果はこちら: https://imgur.com/a/vRGav2d
      硬い境界はさっと整えたが、ピクセルをあまり無理にいじりたくはなかった
    • アップロードされた画像の全ディレクトリへのリンク。高解像度の約99MB版も含まれている: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/
    • 大きなファイルはかなりまともな回線でもダウンロードが遅すぎて、1995年にモデムで低解像度画像を受け取っていた感じがする。完全に懐かしさを呼び起こす
      https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Visible...
    • これらの画像すべてで、太陽の縁のアンチエイリアシングがなぜこんなに粗く見えるのか気になる。後処理のせいなのか？
    • 紫外線画像は壁に印刷して掛けたいほどだが、縁があまりに粗いのが惜しい

  • これまで撮影された太陽の全面画像の中で一番格好いいのはこちらだと思う
    https://x.com/AJamesMcCarthy/status/1638648459002806272
    Andrew McCarthy: https://www.instagram.com/cosmic_background/
    Jason Guenzel: https://www.instagram.com/thevastreaches/

    • 印刷用の139メガピクセル画像を買いたければ、ここで50ドルで販売中: https://cosmicbackground.io/products/fusion-of-helios
      関係者ではないが、ずっと前から本気で買おうか悩んでいる。2017年の日食時の太陽と太陽圏を合成した写真で、私のお気に入りの太陽画像の一つだ
    • https://pbs.twimg.com/media/Fr2elMpaMAAqgZN?format=jpg&name=...
    • 5日間かけて撮影した画像なら、動的なものというより静的なものを示していると見るべきだと思う。表現はかなり紛らわしいが、写真は素晴らしい
    • 美しいことは美しいが、厳密に言えば太陽写真というより、強く処理されデジタル修正された画像に近い
    • Twitterは「something went wrong」だけを表示し、ダイアログが3つもページの半分以上を覆うか占有している

  • 実際に拡大できる画像はこちらにある: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_...

    • 独自実装のソリューションなのか分からないが、状態がひどい。Leafletをギガピクセル画像に使っている例も見たことがあり、やり方は少し変わっているものの見事に動作している
    • 動きはするが、解像度が期待より低く、縮尺もない
    • 下にスクロールして画像カルーセル/ギャラリーで画像をクリックすると、高解像度JPEGをダウンロードできるページに移動する。紫外線画像は約100MB
    • サーバートラフィックのせいなのかブラウザの限界なのかは分からないが、ズームと移動がかなり遅く、魅力が少し削がれている

  • 太陽を動かしているプロセスの規模と激しさには本当に気が遠くなる。4300万kmも離れているのに、1平方メートルあたりほぼ20kWに近い
    修正: 探査機が太陽からそれだけ離れているという意味

    • 面白い事実として、太陽から地球まで（少なくともその距離まで）太陽系に大気が広がっていたら、地球で聞く太陽の音は約100dBになるらしい
      記憶が正しければ、太陽は毎秒約450万トンの質量をエネルギーに変えている。それでも、これより何兆倍もエネルギーが大きく激しい天体が存在する。最初のLIGO検出では、約1秒間で太陽質量5個分をエネルギーに変えたのだと理解している
    • 太陽のスケールと質量は本当に魅力的だ。核融合過程で生まれた光子が中心核から抜け出すのに約50万年かかる
      中心核がそれほど高密度で、光子がそれだけ何度も跳ね回るということ。外層であるコロナが最大3,500,000°Fで、表面である光球の約10,000°Fよりはるかに熱く、その下の中心核は約27,000,000°Fだという点も不思議だ
    • 巨大な乱流プラズマの爆発する球が、私たちの日常に及ぼす影響がこれほど少ないのは奇妙なくらいだ。安定した光と熱、たまにオーロラがある程度で済んでいるなんて
      この物体は、人類の存在の最後の痕跡まで消し去れるだけのエネルギーを持っている
    • 太陽表面で1平方メートルあたりたった20kWというのは、なぜそんなに低いのか分からない
      地球では1平方メートルあたり約1kWの太陽光を受けていて、地球は太陽から1億4900万km離れている。ざっくり計算すると、地球で1kW/㎡を受けるには、太陽では約45MW/㎡でなければならない気がする。半径1億4900万kmの球の表面積を太陽表面積で割ると約45000なので、太陽の1Wは地球に届くときには1/45000Wになる。どこが間違っているのだろう？

  • 恒星内部に隠れて暮らす高等生命体の可能性を想像してみたことはあるだろうか？ 簡単ではないだろうが、エネルギーは豊富で、発達の遅れた生命体に邪魔される可能性も低そうだ

  • 可視光で見た太陽画像が少し不思議だ。中央にある**#の形**は何だろう？ 物理現象なのか、それとも写真に生じた人工的なアーティファクトなのか気になる

    • 複数の画像をつなぎ合わせたことで生じたスティッチングのアーティファクトに見えるのは確かだ。ただ、かなり目立つのに、なぜそのままにしたのかは分からない
      科学画像にどの程度の後処理を施すべきかは常に議論があり、完璧でなくても元のキャプチャに近いものを好む人もいる
    • 興味深い。写真由来のアーティファクトのようで、複数の写真を1枚に合成した境界線かもしれない。それでも、この程度ならもっと上手く処理できた気がする

  • 「宇宙機が各個別写真ごとに位置を変えなければならなかったため、このプロセスには4時間以上かかった。最終的なモザイクで太陽の直径はほぼ8000ピクセルである」
    これは隣接する視点を合成するというより、手動スーパーサンプリングに近いやり方なのだと思う。4800万マイルの距離で見ると、4時間はかなり短い時間だ
    修正: 軌道速度を考えると、おそらく軌道面に垂直にジグザグ移動したのかもしれない

  • PNGやJPGはないのだろうか？ こういう宇宙写真は壁紙に向いているのに、最近はウェブページ内の妙な拡大専用ギャラリーでしか見せないケースが増えている

  • これをLas Vegas Sphereに映したら、面白い活用になりそう