첫 번째 목표
태양풍 가속 지역 물리적 환경의 이해

Question 1. 닫힌 자기구조의 뜨거운 플라즈마가 태양풍에 유입되는 증거가 있는가?
태양풍이 발생하는 영역은 1950년대부터 연구되어 왔다(Parker 1958; Poletto 2013). 고속태양풍의 경우 코로나홀로부터 발생한다고 알려져 있다(McComas 등 2000). 반면 저속태양풍은 코로나 스트리머 근접 지역의 열린 자기구조에서 발생한다는 설(예를 들면, Wang과 Sheeley (1990)와 Crammer 등 (2007)의 팽창 계수 모델), 닫힌 자기구조에서 발생한다는 설(예를 들면, Fisk (2003)의 상호교환 자기재결합 모델, Antiochos 등 (2011)의 Separatrix-web 모델), 혹은 앞선 두 영역 모두에서 발생한다는 설(Wang과 Sheely 2003; Stakhiv 등 2015) 등이 활발히 논의되었으나 여전히 명확하지 않은 상태이다(Cranmer (2009)와 Abbo 등 (2016) 리뷰 논문 참고). 한편, 자기 재결합 과정은 고속태양풍에도 상당량의 닫힌 자기구조 플라즈마를 코로나홀 제트의 형태로 내보내고 있는 것으로 보인다(Raouafi 등 2016). 따라서 고속 및 저속태양풍 모두에서 어느 정도 물질이 닫힌 자기구조 플라즈마의 자기재결합을 통해 형성되는지, 아니면 온전히 조용한 열린 자기구조를 따라서만 가속되는 것인지에 대한 논쟁이 활발히 이뤄지고 있다(Axford 등 1999; Cranmer와 van Ballegooijen 2010). 일부 현장 측정 결과에 따르면 심지어 헬멧 스트리머 상단 바깥쪽에서도 자기재결합이 주위보다 더 뜨거운 플라즈마를 방출하고 있음을 시사하고 있지만(예를 들면, Geiss 등 1995; Stanby와 Horbury 2018), 형성 직후의 뜨거운 플라즈마가 관측으로 명백하게 확인된 바 없다. CODEX는 태양풍 발생 영역의 뜨거운 플라즈마를 관측할 수 있는 혁신적인 관측 장비이다.

Question 2. 스트리머와 코로나홀 내부 전역에서 관측되는 밀도 구조의 온도와 속도는?
태양풍은 태양에 가까운 지역(10 태양반경)에서 어떻게 시속 수백키로미터에 이르는 속도로 가속될 수 있을까? 두 가지 대표적 가속 기작 중 하나는 파동 및 섭동(Cranmer 등 2007; Velli와 Grappin 1993; Hollweg와 Isenberg 2002; Ofman 2010)이고 다른 하나는 코로나홀 영역에서 열린 자기구조와 소규모 닫힌 구조간 상호교환 재결합(Parker 1991; Axford와 Mckenzie 1992)이다. 자기재결합에서 방출되는 대부분의 에너지는 알펜파동의 형태로 전파하기 때문에 자기재결합 기작에서도 파동이 중요 역할을 한다(Fist 2003). 태양풍 가속은 2-8 태양반경 이내에서 발생한다고 널리 알려져 있다(Withbroe 등 1982; Cranmer 2009; Antonucci 등 2012). 하지만 현재 ~3-8 태양반경에서 태양풍 기원과 가속 이론 검증을 위한 정보는 코로나그래프 이미지로부터 얻어진 밀도에 국한되어 있다. STEREO/SECCHI COR2 관측에 따르면 코로나는 관측 가능한 시간과 공간 규모 전역에 걸쳐 매우 많은 구조를 갖고 있다고 알려져 있다 (DeForest 등 2018). 이와 같은 구조에 대한 CODEX 관측은 그 구조의 기원과 그 구조가 태양풍에 미치는 영향에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있다.

두 번째 목표
차세대 우주환경 과학 모델 개발 및 검증

Objective 1. 전자 가열과 가속을 다루는 실증적 태양풍 모델을 위해 태양풍 발생 및 가속에서 중요한 영역인 태양반경 3~8의 최초 관측을 제공한다.
코로나와 태양풍 모델의 대부분은 최초 경계 조건으로서 태양 표면의 물리적 상태와 진화 과정에 대한 부분적 정보를 사용한다. 특히 태양 광구 자기장 정보(마그네토그램)를 바탕으로 코로나까지 자기장을 외삽하여 활용한다. 모델의 최종단 경계 조건과 태양풍 가속과 가열을 야기하는 물리적 과정은 단순화한 가설을 적용하고 있다. CODEX의 고분해능 측정값을 통해 모델의 3D 검증이 가능하다. 실제 현존하는 전방위적 코로나/태양권 모델은 엄밀히 안정된 상태를 가정하여 광구 자기장의 시간 변화가 반영되지 않기 때문에 저속태양풍의 실제 동역학은 구현할 수 없다. CODEX는 밀도, 온도, 속도의 시간 변화를 측정하여 모든 유형의 코로나 구조를 특성화 할 수 있다. 이와 같이 CODEX 관측은 코로나와 태양권 동역학 연구를 위한 새로운 차원의 측정을 제공하여, 보다 정교한 차대세 우주환경모델 구현에 밑바탕이 될 것이다.