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2016년 5월 6일 금요일

태양계 이야기 493 - 명왕성 주변의 태양풍 환경



(Using data from an instrument aboard the New Horizons spacecraft gathered on its Pluto flyby in July 2015, scientists have observed the material coming off of Pluto and seen how it interacts with the solar wind. This figure shows the size scale of Pluto’s interaction with the solar wind derived from the data. The bow shock is indicated by the extension of the locations where the study’s authors measured the light, solar wind ions to be about 20 percent slowed down from the upstream solar wind speed. The Plutopause (purple) is a finite-sized boundary layer ~0.9 Pluto radii thick at the nose and separates the solar wind (blue) from the heavy ion tail (red). Even though the heavy ion tail extends back more than 100 Pluto radii at the time of the New Horizons flyby, the upstream interaction is very compact and the bow shock is almost compressed onto the obstacle. Credit: American Geophysical Union. )


 명왕성은 태양에서 멀리 떨어져 있기 때문에 주변의 태양풍 역시 미약합니다. 사실상 인간의 기준에서 보면 그 주변 우주 공간은 매우 높은 진공상태라고 할 수 있습니다. 여기에 명왕성 역시 제대로 된 자기장을 가지기엔 너무 작은 천체라서 과학자들은 명왕성이 태양풍에 미치는 영향력은 크지 않을 것으로 예측했습니다. 


 하지만 프린스턴 대학의 맥코마스 교수(David J. McComas, professor in Princeton University's Department of Astrophysical Sciences)와 그의 동료들은 뉴호라이즌스호에 탑재된 Solar Wind Around Pluto (SWAP)의 데이터를 이용해서 명왕성 주변의 태양풍과 입자의 흐름을 조사했습니다. 그 결과는 예상치 못했던 것이었습니다. 


 명왕성 주변에는 매우 큰 입자의 충격파와 흐름이 있었으며 그 꼬리는 명왕성 지름의 100배에 달하는 거리에 걸쳐있었습니다. 이는 명왕성이 자기장도 없고 대기 역시 매우 희박한 작은 천체라는 점을 생각하면 매우 의외의 결과입니다. 


(Schematic diagram of Pluto’s interaction with the solar wind as inferred from SWAP observations along the trajectory of the New Horizons flyby. New Horizons crossed the Sun-Pluto line from the dawn/southern portion of the tail (dashed portion of trajectory) into the dusk/northern (solid portion of the trajectory in the cutaway) at ~44 Pluto radii down tail. Portions of the trajectory inside the heavy ion tail behind Pluto are indicated in red and light ion sheath that surrounds the tail are in blue. The bow shock observed near Pluto has dissipated into just a bow wave by the distance back that New Horizons exited through it. Credit: American Geophysical Union.


 명왕성 주변의 입자 흐름은 위의 모식도에서 보듯이 생각보다 매우 클 뿐 아니라 복잡한 양상을 보이고 있습니다. 연구팀에 의하면 이는 행성과 혜성의 중간 정도되는 독특한 구조로 태양계에서 처음으로 발견한 것이라고 합니다. 따라서 이번 연구는 직접 가서 실제로 탐사하고 관측하는 것이 얼마나 중요한지 다시 일깨웠다고 연구팀은 설명했습니다. 


 아마도 명왕성의 중력이 태양에서 오는 무거운 입자를 잡아둘정도는 아니지만 이들을 다소 느려지게 만들어 하나의 층을 만드는 것은 가능한 것이 이와 같은 독특한 입자의 흐름을 가능하게 만든 것으로 보입니다. 그렇다하더라도 명왕성이 지구만큼 큰 거대한 이온 입자의 꼬리를 가지고 있다는 것은 놀라운 일입니다. 


 앞으로 이 데이터는 게속 분석되어 명왕성과 태양풍의 상호 작용에 대한 데이터를 제공할 것입니다. 명왕성 주변 환경이 이렇다면 에리스 등 다른 카이퍼 벨트의 왜소행성 역시 비슷한 환경을 지니고 있을지 모릅니다. 이것 역시 흥미로운 이야기지만, 확답을 얻기 위해서는 역시 직접 탐사선을 보내야 할 것입니다. 


 참고 


"Pluto's Interaction with the Solar Wind," D. J. McComas et al. , 2016, Journal of Geophysical Research - Space Physics, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JA022599/abstract 




  

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