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연구보고서 기본정보
태양 주기 23과 24에서 태양 코로나홀의 주요 플라즈마 특성들의 변화에 관한 연구
연구보고서 개요
| 기관명 | NDSL |
|---|---|
| 공개여부 | |
| 사업명 | |
| 과제명(한글) | |
| 과제명(영어) | |
| 과제고유번호 | |
| 보고서유형 | report |
| 발행국가 | |
| 언어 | |
| 발행년월 | 2020-06-01 |
| 과제시작년도 |
연구보고서 개요
| 주관연구기관 | 경희대학교 |
|---|---|
| 연구책임자 | 신준호 |
| 주관부처 | |
| 사업관리기관 | |
| 내용 | |
| 목차 | |
| 초록 | □ 연구개요 고에너지 영역에서 위성 탑재 관측 기기에 의해 얻어지는 2차원 영상 데이터에 선명하게 나타나는 태양 코로나에 의한 여러 물리 현상들은 표면에 분포하는 코로나 자기력선의 구조 그리고 코로나 기저의 플라즈마 특성들과 깊이 관련되어 있다. 태양 코로나에서 행성간 공간으로 방출되는 물질들은 우주 환경의 변화와 밀접한 관련을 가지고 있으므로 코로나 기저로부터 상층 대기를 거쳐 행성간 공간으로 연결되는 구조를 연구하여 태양 플라즈마 특성들을 정량화하는 것은 중요하며 이러한 연구를 위해 관측 데이터를 분석하여 정확한 물리량을 얻어내는 작업이 필요하다. 본 연구의 궁극적 목표는 고에너지 영역에서 태양 위성 관측으로부터 얻어진 데이터를 분석하여 태양 코로나홀 플라즈마의 물리적 특성 및 주기적 변화 여부를 자세히 이해함으로써 태양 표면에서 발생하는 활동 현상들이 우주 환경 변화에 미치는 영향들과 어떠한 연관성을 가지고 있을 것인지 연구하는 것이다. 태양에서 발생하는 물리적 현상들은 대부분 주기성을 가지고 있다. 태양 내부의 자기 구조가 역전되면서 자기장은 무질서한 모습을 하게 되고 그로 인해 저위도 지방 표면에서 여러 활동들이 활발해지면서 플레어와 같은 주요 태양 현상들이 발생하게 되는 반면 극지방의 태양 현상들은 다른 모습을 보인다. 따라서 이러한 태양 극대/극소기에서 코로나홀에 존재하는 플라즈마들의 물리적 특성을 정확히 이해해야 할 필요가 있다. 하지만 코로나홀 및 주변 지역에서 관측되는 플라즈마 물리량들이 일반적 활동 현상들처럼 극대/극소기에서 최대/최소값을 가질 것인지에 대해 아직 체계적으로 연구되어진 바가 없다. 따라서 태양 주기 23 및 24에서 관측된 데이터를 이용해 코로나홀 플라즈마 물리량을 계산한 후 차이점이 가지는 의미 및 다른 현상들과의 관련성에 대해 고찰한다. □ 연구 목표대비 연구결과 태양 주기 23과 24에서 코로나홀 플라즈마 특성의 변화를 연구하기 위해 첫 번째로 20 여년에 걸친 방대한 양의 Yohkoh/SXT 및 Hinode/XRT의 데이터를 확보하고 독자적 데이터베이스를 구축한 후 코로나홀이 관측된 날짜 및 시간을 선별한 후 데이터를 분석하였다. 이번 연구의 첫 번째 목표는 Hinode/XRT의 비니에팅 현상을 보정하는 방법을 개발하는 것이었다. 그를 위해 2005년 미국 MSFC/XRCF의 지상 실험에서 얻어진 데이터를 분석하여 광학 중심축에 대칭적 구조를 가지는 망원경의 비니에팅 정도를 정밀하게 표현하는데 성공하였다. 특히 Hinode/XRT의 비니에팅이 에너지 의존도를 가지고 있다는 사실을 발견하였는데 아직 학계에 보고되지 않은 세계 최초로 이루어진 연구라는 것에 의미가 깊고 그러한 결과를 얻게 되어 매우 만족스럽게 생각한다. 또한 위성 망원경의 관측으로부터 얻어진 in-flight 데이터들을 분석하여 Yohkoh/SXT와 Hinode/XRT의 PSF를 코어부터 위에 이르는 지역까지 전체적으로 표현하는데 성공하였다. 이러한 두 가지 연구 작업으로부터 태양 전면 디스크에 포함된 광학적 불안정 요소인 비니에팅과 산란광의 영향을 복원하는데 성공하였다. 이렇게 광학적 불안정 요인이 제거된 데이터를 이용함으로써 코로나홀 지역에서 보다 정확한 플라즈마 물리량을 계산할 수 있게 되었다. 이러한 일련의 작업들을 통해 태양 주기 23과 24에서의 코로나홀의 불리량의 변화를 조사하는데 성공하였다. 본 연구에서는 의하면 일반적으로 태양 표면의 저위도에서 발생하는 현상들이 주기성을 가지고 변화하는 반면 코로나홀 플라즈마 물리량들의 경우 주기적인 변화를 보이지 않는다는 사실을 발견하였다. 이러한 사실은 아직 학계에 보고된 적 없는, 즉 세계 최초로 발견된 매우 흥미로운 결과로서 앞으로 태양 주기성과 관련된 연구를 진행하고 있는 학자들의 많은 관심을 모으게 될 것이다. 또한 태양 주기 23과 24에서의 코로나홀 물리량을 비교해 보았을 때 두 주기 사이에 거의 차이를 발견할 수 없었다는 사실도 매우 흥미롭다. 태양 주기 24가 학자들의 관심을 끌었던 이유는 이전 태양 주기에서 보였던 물리량들의 주기성에 비해 현저히 저하된 성향을 보였다는 점이었다. 그럼에도 불구하고 코로나홀물리량들의 경우 태양 주기 23과 24 그 어느 경우에서도 주기성의 차이는 물론 주기 내에서의 변화의 모습도 찾아보기가 어려웠다. 이러한 사실 역시 지금까지 학계에 보고되지 않았던 내용으로 이들의 물리적인 의미에 대해 다양한 측면에서의 검토가 필요할 것이다. 이번 연구 결과들은 이미 다수의 국제 학술대회에서 발표되었으며 조만간 국외 학술지에 논문으로 출간될 것이다. 그를 통해 태양 주기와 관련된 연구를 진행하고 있는 학지들의 의견을 다양하게 수렴함으로써 이번 연구의 결과가 가지고 있는 의미를 보다 명확히 이해하고 또 설명할 수 있을 것으로 생각한다. □ 연구개발결과의 중요성 본 연구를 통해 태양에서 발생하는 대부분의 물리 현상들의 주기성향과 극지방 코로나홀들의 플라즈마 물리량들은 거의 주기성을 보이지 않는다는 사실이 발견되었다. 근지구 우주 환경 변화는 태양 활동 현상들과 밀접한 관계를 가지고 있으므로 태양 표면 구조물들의 물리량을 조사하는 것은 근지구 환경에 미칠 수 있는 영향에 대한 이해를 높이는 데 중요한 역할을 한다. 태양에서 발생하는 다양한 현상들의 주기성 여부에 대한 지속적 연구는 보다 정확한 우주 환경 예보를 위한 방법을 제공할 것이다. 코로나홀 플라즈마 물리량들이 태양 23 및 24 주기에서 거의 주기성을 보이지 않고 또 주기에 의한 차이도 보이지 않는다는 사실은 태양 및 우주 환경을 연구하는 학자들에게 매우 흥미로운 주제로 부각될 것임에 틀림없다. 이러한 본 연구 결과는 미래의 태양 장주기 변화 및 우주 환경 예보와 관련된 많은 연구에 도움을 줄 수 있을 것이다. 본 연구에서는 태양 주기 23과 24 기간 동안 코로나홀 및 주변 지역의 플라즈마 특성의 주기에 따른 변화를 조사하기 위해 위성 탑재 태양 망원경들에 의해 얻어진 고에너지 영역 관측 데이터가 사용되었다. 태양 주기 23 및 24 주기를 모두 포함하는 방대한 크기의 데이터베이스는 코로나홀 지역의 플라즈마 물리량의 주기적 변화를 연구하는데 가장 적합했다. 이러한 데이터들을 본 연구에 사용하기 위해서 독자적으로 개발된 방법들은 현재 국내외의 어느 학자들도 가지고 있지 못한 고도의 정밀 데이터 보정 기술임을 본 연구자는 자부하고 있다. 이러한 보정 기술의 개발은 향후 연 X-선 데이터가 태양 물리 및 우주 환경 연구에 더욱 다양하게 사용될 수 있는 기회를 제공한다는 데 중요한 의미가 있다. (출처 : 연구결과 요약문 3p) |
| 원문URL | http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIDetailView?keyValue=03553784&target=REPORT&cn=TRKO202100013926 |
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