2022 年 9 月 5 日、NASA のパーカー太陽探査機は、記録上最も強力なコロナ質量放出 (CME) の 1 つを優雅に飛行しました。これは工学上の素晴らしい偉業であるだけでなく、科学界にとって大きな進歩でもあります。


最近、NASA のパーカー太陽探査機が記録上最も強力な粒子の集合体を通過し、粒子が惑星間塵とどのように相互作用するかについての 20 年前の理論に重要な洞察を提供しました。この相互作用は宇宙天気予報に影響を与え、地球上のテクノロジーにとって極めて重要です。画像出典: NASAGSFC/CIL/BrianMonroe

パーカー氏のコロナ質量放出の旅は、コロナ質量放出と惑星間塵との相互作用が宇宙天気予報に重要な意味を持つという 20 年前の理論を証明するのに役立った。この結果は最近、The Astrophysical Journal に掲載されました。

2003年の論文では、CMEが恒星の周りを周回する惑星間の塵と相互作用し、さらには塵を軌道の外に引き出すことができると推測されている。放射性粒子の集合、太陽の外気やコロナの巨大な噴火は、衛星を危険にさらし、通信やナビゲーション技術に干渉し、さらには地球の電力網を麻痺させる可能性のある宇宙天気の形成を促進します。これらの現象が惑星間塵とどのように相互作用するかをより深く理解することは、科学者がCMEが太陽から地球まで移動する速度をより正確に予測し、地球がCMEの影響を受ける時期を予測するのに役立ちます。

パーカー氏は今回、この現象を初めて観察した。

「CMEと塵との相互作用は20年前から理論化されてきたが、パーカー太陽探査機がCMEが進路上の塵を掃除機のように掃除するのを観測するまで観測されなかった」と筆頭著者で、探査機を製造・運用しているジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所（APL）（メリーランド州ローレル）の天体物理学者ギレルモ・ステンボーグ氏は語る。

惑星間塵は、小惑星、彗星、さらには惑星からの小さな粒子で構成されており、太陽系全体で見られます。惑星間の塵雲の現れの 1 つは、日の出前または日没後に時々見られる、ゾディアックと呼ばれるかすかな輝きです。

CMEはこの塵を太陽から約600万マイル（太陽と水星の間の距離の約6分の1）に移動させましたが、太陽系の周りを漂う惑星間の塵によってほぼすぐに補充されました。

CME後の塵の動態を遠くから観察するのは難しいため、パーカー氏の現場観察は発見にとって極めて重要だった。研究者らによると、パーカー氏の観測は、コロナの低密度領域によって引き起こされるコロナ減光など、コロナの下位レベルに関連する現象（CME発生後によく起こる現象）についての洞察も提供する可能性があるという。


2022年9月5日、パーカー太陽探査機の広視野太陽探査機（WISPR）カメラは、巨大なコロナ質量放出を通過する探査機を観察した。コロナ質量放出は、宇宙天気の原動力である太陽コロナからのプラズマとエネルギーの巨大な噴火です。出典: NASA/ジョンズ・ホプキンス大学 APL/海軍研究所

科学者らは、CMEと塵との相互作用が、パーカー社の太陽探査用広視野イメージャー（WISPR）カメラで撮影された画像の明るさの低下として現れることを観察した。これは、惑星間の塵が光を反射し、塵が存在する場所では明るさが増幅されるためです。

この明るさの低下を見つけるために、研究チームは、太陽流線やコロナのその他の変化による通常の明るさの変動をふるい分けて、いくつかの同様の軌道にわたる WISPR 画像の平均背景明るさを計算する必要がありました。

「パーカーは同じ距離で太陽の周りを4回周回しているので、ある回と次の回のデータをうまく比較することができます」とスタンバーグ氏は述べた。 「コロナの動きやその他の現象による明るさの変化を取り除くことで、塵の減少による変化を分離することができました。」

科学者たちはこの影響を9月5日のイベント中にのみ観察したため、ステンボーグとチームは、塵の減少は最も強力なCMEでのみ発生する可能性があると推論した。

しかし、この相互作用の背後にある物理学を研究することは、宇宙天気予報に影響を与える可能性があります。科学者たちは、惑星間の塵がCMEの形状と速度にどのような影響を与えるかを理解し始めたところです。ただし、これらの相互作用をより深く理解するには、さらなる研究が必要です。

パーカーは6回目の金星のフライバイを完了し、次の5回の接近中に金星の重力を利用して太陽に近づく予定です。これは、太陽自体が太陽極大期、つまり太陽の 11 年周期の中で最も黒点と太陽活動が活発になる時期に近づくときに発生します。太陽活動が活発化するにつれ、科学者たちはこれらの珍しい現象をさらに観察し、それらが地球環境や惑星間媒体にどのような影響を与えるかを調査する機会を得たいと考えています。