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이름:지니
2012/2/1(수) 17:26
태양계밖의 성간물질발견  


                                               

                                               

Using data from NASA's Interstellar Boundary Explorer (IBEX) spacecraft, an international team of researchers has measured neutral "alien" particles entering our solar system from interstellar space. A suite of studies published in the Astrophysical Journal provides a first look at the constituents of the interstellar medium, the matter between star systems, and how they interact with our heliosphere.

Collage of images shown previously in the press conference. (NASA)


The heliosphere, the "bubble" in which our Sun and planets reside, is formed by the interaction between the solar wind, flowing outward from the Sun, and the interstellar medium, which presses up against it. Electrically charged, or ionized, particles cannot penetrate the boundary between these two bodies. However, neutral particles, which make up about half the material outside the heliosphere, flow freely in through the boundary.

The only other spacecraft to directly detect these inflowing neutral particles was Ulysses, which more than a decade ago measured interstellar neutral helium. Although IBEX is designed primarily to map the interactions between the solar wind and ionized interstellar material, its low-energy energetic neutral atom camera has now also measured interstellar neutral particles not detected by Ulysses. From its location within Earth's orbit, IBEX has sampled interstellar hydrogen, oxygen, and neon in addition to neutral helium.

Neon and oxygen reside throughout the galaxy, but researchers are unsure of their distribution. Using IBEX data, the first direct measurements of these elements in the local interstellar medium, researchers can determine how much oxygen is in the local part of the galaxy, which materials are present in what amounts and more.

"Answering these questions is important for understanding the variability of the galactic soup -- the material from which stars, planets and life all form," says Dr. David J. McComas, IBEX principal investigator and an assistant vice president at Southwest Research Institute.

For example, the presence of less oxygen in the local interstellar medium compared to the Sun and galactic average could indicate the Sun formed in a region with less oxygen than exists in its current location. Another possibility is that the oxygen could be preferentially tied up or "hidden" in other galactic materials, such as dust grains and ices.

IBEX data reveal that interstellar neutrals enter the heliosphere at a speed of about 52,000 mph, roughly, 7,000 mph slower than inferred from Ulysses observations, and that they enter from a somewhat different direction. Magnetic forces play a major role in the interactions of the charged particles at the heliosphere's boundaries. As the overall particle speeds drop, however, the magnetic forces play an even more dominant role.

"With this lower speed, the external magnetic forces cause the heliosphere to become more squished and misshapen," says McComas. "Rather than being shaped like a bullet moving through the air, the heliosphere becomes flattened, more like a beach ball being squeezed when someone sits on it."

Based on the older Ulysses data, researchers had theorized that the heliosphere was leaving the local galactic cloud and transitioning into a new region of space. However, while the boundary is very close, IBEX results show the heliosphere remains fully in the local cloud, at least for the moment.

"Sometime in the next hundred to few thousand years, the blink of an eye on the timescales of the galaxy, our heliosphere should leave the local interstellar cloud and encounter a much different galactic environment," McComas says.

Researchers will be able to add measurements about the charged particles outside the heliosphere to the neutral particle measurements provided by IBEX as the two Voyager spacecraft leave our solar system and cross the heliopause, possibly within the next few years.

"That will give us an even more complete picture of what's happening in the regions surrounding our home in the solar system," says McComas.

The six papers detailing the new IBEX results and an editorial written by McComas were published today in a Special Supplements issue of the Astrophysical Journal called "Interstellar Boundary Explorer (IBEX): Direct Sampling of the Interstellar Medium." The authors represent an international team of researchers from Southwest Research Institute, the University of Bern, Switzerland, the Polish Academy of Sciences Space Research Centre, the University of New Hampshire, the University of Chicago and the Massachusetts Institute of Technology.

IBEX is the latest in NASA's series of low-cost, rapidly developed Small Explorer space missions. Southwest Research Institute in San Antonio leads and developed the mission with a team of national and international partners. NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., manages the Explorers Program for NASA's Science Mission Directorate in Washington.

 

<한글기사>

신비의 물질 발견 ..우주 비밀 밝혀지나



태양권과 외부 우주의 경계 영역 간 상호작용을 이해하기 위해 발사된 미항공우주국(NASA)의 IBEX 위성 자료를 분석해 온 국제 연구진이 태양권 바 깥으로부터 태양권으로 들어오는 미지의 입자를 포착했다고 스페이스 닷컴과 사이언 스 데일리가 31일 보도했다.

지난 2008년 발사돼 지구 상공 32만㎞ 궤도에서 태양권 경계 영역을 관찰중인 I BEX(Interstellar Boundary Explorer) 위성이 포착한 이 미지의 물질은 전기적으로 중성인 수소와 산소, 네온 입자들로 지금까지 알려지지 않은 것이다.

태양과 행성들을 품고 있는 비눗방울 같은 태양권은 태양풍과 성간매질 사이의 상호작용으로 형성돼, 이온화한 입자들은 경계를 뚫고 들어올 수 없지만 외부  성간 매질의 절반을 차지하는 중성 입자들은 자유롭게 드나들 수 있다.

지금까지 이렇게 드나드는 중성 입자들을 직접 관찰한 것은 1990년 발사된 NASA 의 태양권 탐사위성 율리시즈 뿐이었지만 율리시즈는 IBEX가 이번에 측정한 외계 물 질을 발견하지는 못했다.

IBEX의 관찰 결과 성간 중성입자들이 태양권에 진입하는 속도는 율리시즈가  측 정했던 것보다 훨씬 느린 시속 약 8만4천㎞이며 진입 방향도 알려진 것과는 달랐다.

이는 태양풍이 생각보다 20% 적은 압력을 태양권에 가하고 자기력의 역할이  생각보 다 훨씬 큼을 시사하는 것이다.

외부에서 성간풍에 실려 들어오는 물질에는 네온 원자 20개 당 산소 원자가  74 개 꼴로 들어 있어 산소 원자가 111개인 태양권 내부에 비해 훨씬 적은 것으로 밝혀 졌다.

이는 태양이 지금의 위치보다 산소가 적은 영역에서 형성됐음을 시사하며 우주 먼지나 얼음 등 다른 성간물질 속에 산소가 `갇혀 있을' 가능성을 말해주는  것이라 고 과학자들은 밝혔다.

연구진은 "이런 성간물질은 별과 행성, 사람 등 모든 물질을 구성하는 재료이므 로 이를 수량적으로 파악하는 것이 중요하다, 빅뱅 당시엔 우주에 수소와 헬륨만 존 재했는데 오늘날 성간물질 표본을 측량할 수 있게 됨으로써 우리는 우주의 물질이 어떻게 진화해 왔는지 알 수 있게 됐다"고 강조했다.

한편 과학자들은 앞서 율리시즈의 자료를 근거로 도달했던 가설, 즉 태양권이 지금 있는 은하 구름을 떠나 새로운 영역으로 이동하고 있을 것이라는 가설이 옳지 않다는 증거를 발견했다.

이들은 IBEX의 자료 분석 결과 태양권이 최소한 당분간은 지금의 자리에 그대로 머물러 있을 것이라고 밝히고 "그러나 우주의 시간 개념으로는 순식간에 불과한  수 십만년 후면 태양권은 지금의 성간구름을 떠나 아주 다른 환경과 만나게 될 것"이라 고 전망했다.

소규모 저가 위성으로 제작된 IBEX는 지난 2009년 태양권 가장자리에서  태양으 로부터 시속 160만㎞의 속도로 이동하는 전하 입자들의 흐름을 발견했으며 2010년에 는 태양풍이 지구 자기장에 충돌하는 현장을 처음으로 포착하는 등 획기적인 성과를 거뒀다.

IBEX의 자료를 분석한 6개의 연구는 천체물리학 저널 특별호에 실렸다. (연합뉴스)



Collage of images shown previously in the press conference. (Credit: NASA/Hubble/SwRI/Goddard Conceptual Image Lab)

 

 

 



                                               
                                     
                                   

                                   


                                   
                                   
                                   



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