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태양계 이야기 523 - 흑점의 상승은 생각보다 느리다?



(Solar active region as seen by the Helioseismic and Magnetic Imager on board the NASA Solar Dynamics Observatory. The dark circular regions are sunspots; these regions of strong magnetic field are dark as they are cool. The image of Earth is shown for scale. Credit: MPS. The HMI data were used courtesy of NASA/SDO and the HMI science team and processed at the German Data Center for SDO (GDC-SDO), funded by the German Aerospace Center (DLR) )​
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 태양의 흑점은 태양활동과 밀접한 연관이 있을 뿐 아니라 지구에 미치는 영향력도 적지 않습니다. 태양 플레이와 코로나 물질 방출 (CME) 같은 현상은 지구에서 전파 통신을 교란하거나 심한 경우 전력망에 손상을 입힐 수 있습니다. 따라서 많은 과학자들이 흑점을 연구하고 있습니다.
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 기본적으로 흑점은 태양 표면의 다른 곳보다 온도가 좀 더 낮기 때문에 검게 보이는 지역입니다. 그리고 이 과정에 자기장이 관여한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 하지만 그 구체적인 과정과 기전에 대해서는 아직 밝혀야할 내용이 많습니다.
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 독일 막스 플랑크 태양계 연구소 Max Planck Institute for Solar System Research (MPS)의 과학자들은 2010년부터 태양에 대한 정보를 수집해온 나사의 Solar Dynamics Observatory (SDO) 관측 위성의Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) 데이터를 분석해서 태양 흑점을 만드는 자기장의 생성을 조사했습니다. 이를 위해서 나사의 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션이 동시에 진행되었습니다.
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 연구팀이 태양 표면 아래에서 올라오는 거대한 자기장의 흐름 -  magnetic flux concentration - 을 조사하자, 그 상승 속도가 생각보다 느리다는 사실이 밝혀졌습니다. 태양 표면의 변화와 자기장의 변화를 보면 대략 2만km 밑에서 상승하는 자기장의 속도는 150m/s 정도인 것 같다고 합니다. 이는 과거 추정인 500m/s의 1/3 수준입니다.
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(Simulation of the rise of a magnetic flux concentration through the last 18,000 km below the solar surface.  As the flux concentration rises it begins to interact with vigorous subsurface convection. The surface brightness is shown in the top left panel, the vertical magnetic field at the solar surface is shown in the top right panel (black and white shows vertical magnetic fields of opposite polarity). The lower left panel shows the vertical velocity in a vertical plane in the simulation (red for upflows, and blue for downflows), and the lower right panel shows a vertical slice of the magnetic field strength (dark red for strong fields, light yellow for weak fields). Credit: Matthias Rempel @ High Altitude Observatory of the National Center for Atmospheric Research. The National Center for Atmospheric Research is sponsored by the National Science Foundation. Computing time was provided by the NASA High-End Computing (HEC) Program through the NASA Advanced Supercomputing (NAS) Division at Ames Research Center under projects s1325 and s1326 )
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 이번 연구 결과는 태양 표면 아래의 자기장 및 플라스마의 흐름이 이전에 생각했던 것과는 다소 다를 가능성을 시사하는 것입니다. 우리는 태양 표면 아래를 직접 볼수는 없지만, 자기장을 통해 간접적으로 추정할 수 있습니다. 태양계의 어머니 별에 대한 연구는 우리의 일상 생활은 물론 길게 보면 지구의 운명과도 직결되어 있습니다. 앞으로도 이에 대한 연구는 계속될 것입니다.


 참고
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  A. C. Birch et al. A low upper limit on the subsurface rise speed of solar active regions, Science Advances (2016). DOI: 10.1126/sciadv.1600557                                         
 

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