エネルギーのミニジェットが太陽の激しい風を動かす可能性がある

太陽は、生命を育む熱と光を提供します。一方で、潜在的に有害な荷電粒子を絶え間なく放出します。これらの粒子は太陽風を形成し、太陽が生み出す他の物質に劣らず強力です。地球の表面を保護する地球の磁場がなければ、私たちは常に電離放射線の攻撃にさらされることになります。

しかし、天文学者たちは、これらの粒子がどこから来るのか、またどのようにして惑星間空間に移動するのかについて、これまで完全にはわかっていなかった。今、彼らは有望な手がかりを見つけた。欧州宇宙機関（ESA）のソーラー・オービター宇宙船を使用して、研究者たちは太陽のコロナの穴を通って粒子を上方に導き、恒星から遠ざけると思われる小型ジェットを発見した。これらのジェットが組み合わさって太陽風を吹き出す可能性があると、天文学者グループは木曜日の科学誌「サイエンス」に発表した論文で示唆している。

コロナは星の最も外側の層で、波打つプラズマの鞘です。コロナは、その下の層よりも何千倍も熱いにもかかわらず、可視光線ではほとんど見えません。この外側の層は、月が太陽の残りの部分を覆い隠す日食のときにしか見えないかもしれません。

しかし、コロナは1つの均一な層ではない。紫外線で太陽を撮影すると、コロナのプラズマがより低温で密度が低い領域である、変化する暗い部分が現れます。天文学者はこれらの領域をコロナホールと呼んでいます。

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コロナホールは、太陽の強力で絶えず変化する磁場も作り変えているようだ。これらの部分では、太陽の磁場を導く線が外側に吹き出しているように見える。「通常、磁場は太陽表面に戻るが、これらの開いた磁場領域では、磁場の線が惑星間空間に伸びている」と、ドイツのゲッティンゲンにあるマックス・プランク太陽系研究所の天文学者で、この論文の著者の一人であるラクシュミ・プラディープ・チッタ氏は言う。

太陽の磁力線が絡まるのもまたコロナホール内である。そうなると、磁場が再調整されて再結合し、激しい電気サージが発生する。このエネルギーの爆発は太陽の深層から物質を吸い上げ、千マイル以上にも及ぶジェットとして放出する。天文学者たちは長い間、これらのジェットが太陽風の燃料になっていると推測していたが、観測される太陽風を満たすのに十分な粒子をこれらのジェットが供給できるかどうかはわからなかった。

ようこうやSOHOのような太陽観測宇宙船は1990年代からジェット気流を観測できている。しかし天文学者らは、2020年に打ち上げられたソーラー・オービターほどの観測能力を持つものはないと述べている。ソーラー・オービターは最接近時に水星よりも太陽に近づく。

「ソーラー・オービターは太陽に近い位置にあるという利点があり、そのためより小さくてかすかなジェットを検出できる」と、論文の著者ではない米海軍研究所の天文学者、イーミン・ワン氏は言う。

2022年3月、チッタ氏と同僚らは、ソーラー・オービターの紫外線カメラの1つを太陽の南極近くにあるコロナホールに向けました。すると、人類がこれまで見たことのないような小型ジェットのようなものがちらりと見えました。これらの小型ジェットは、フルサイズのジェットの約1兆分の1のエネルギーしか運びませんでした。著者らは、SIシステムの接頭辞を使って、これを「ピコフレアジェット」と名付けました。

この愛らしい音の波動は長くは続かない。一瞬のピコフレアの噴出はそれぞれ約 1 分間続く。しかし、ここはやはり太陽であり、巨大なパワーの源である。太陽のピコジェット 1 つで、小さな都市に 1 年間電力を供給するのに十分なエネルギーを生み出すことができるかもしれない。

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著者らは太陽のごく一部を調べただけだったが、見たところあらゆる場所でピコフレアのジェットが見られた。おそらく、このジェットは太陽の表面の大部分を覆っていると思われる。つまり、無数の小さなジェットが結合して、荷電粒子を恒星から惑星へと運ぶ大規模なプロセスになるのかもしれない。

「これらの小さなピコフレアジェットは、実際には太陽風を維持するための質量とエネルギーの主要な供給源である可能性があると私たちは考えています」とチッタ氏は言う。

これまで多くの天文学者は、太陽風は一定の速度で太陽から流れ出る安定した流れであると考えていた。しかし、ピコフレアジェットの急上昇が太陽風を駆動しているのであれば、この現象は実際には不規則で不均一で、常に変動している可能性がある。ピコフレアジェットは太陽風の唯一の発生源ではないかもしれないが、チッタ氏らの考えが正しければ、少なくとも重要な要因である。

幸いなことに、数年後には科学者たちは太陽を観察するための多くの追加ツールを手に入れることになるだろう。ソーラー・オービターや、日本が主導するSOLAR-Cなどの将来の太陽観測宇宙船と並んで、科学者たちはより強力な太陽磁力計を手に入れることになるだろう。この計器により、南カリフォルニアやマウイ島などの場所から太陽の磁場を直接測定し、地球上から太陽のジェット噴流を動かす磁気変動を追跡できるようになるのだ。