_ Misterul Vântul solar „lent” dezvăluit de misiunea Solar Orbiter

Oamenii de știință au făcut un pas mai aproape de a identifica originile misterioase ale vântului solar „lent”, folosind datele culese în timpul primei călătorii apropiate a navei spațiale Solar Orbiter către Soare. .

Vântul solar, care poate călători cu sute de kilometri pe secundă, i-a fascinat pe oamenii de știință de ani de zile, iar noi cercetări publicate în Nature Astronomy, aruncă în sfârșit lumină asupra modului în care se formează.

Vântul solar descrie fluxul continuu de particule de plasmă încărcate de la soare în spațiu - cu vântul care călătorește cu peste 500 km pe secundă cunoscut drept „rapid” și sub 500 km pe secundă descris drept „lent”.

Când acest lucru vântul lovește atmosfera Pământului și poate duce la aurora uimitoare pe care o cunoaștem sub numele de aurora boreală. Dar atunci când sunt eliberate cantități mai mari de plasmă, sub forma unei ejecții de masă coronală, aceasta poate fi, de asemenea, periculoasă, provocând daune semnificative sateliților și sistemelor de comunicații.

În ciuda deceniilor de observații, sursele și mecanismele care eliberarea, accelerarea și transportul plasma vântului solar departe de soare și în sistemul nostru solar nu sunt bine înțelese, în special vântul solar lent.

În 2020, Agenția Spațială Europeană (ESA), cu sprijinul NASA , a lansat misiunea Solar Orbiter. Pe lângă capturarea celor mai apropiate și detaliate imagini ale soarelui realizate vreodată, unul dintre obiectivele principale ale misiunii este de a măsura și lega vântul solar înapoi de zona sa de origine de pe suprafața soarelui.

Descris ca fiind „cel mai complex laborator științific care a fost trimis vreodată la soare”, există zece instrumente științifice diferite la bordul Solar Orbiter - unele in situ pentru a colecta și analiza mostre ale vântului solar în timp ce trece pe lângă navă și alte instrumente de teledetecție proiectate pentru a captura imagini de înaltă calitate ale activității de la suprafața soarelui.

Prin combinarea datelor fotografice și instrumentale, oamenii de știință au reușit pentru prima dată să identifice mai clar de unde provine vântul solar lent. Acest lucru i-a ajutat să stabilească modul în care este capabil să părăsească soarele și să-și înceapă călătoria în heliosferă – bula gigantică din jurul soarelui și planetelor sale care protejează sistemul nostru solar de radiațiile interstelare.

Dr. Steph Yardley de la Universitatea Northumbria, Newcastle upon Tyne, a condus cercetarea și explică: „Variabilitatea fluxurilor de vânt solar măsurate in situ la o navă spațială aproape de soare ne oferă o mulțime de informații despre sursele lor și, deși studiile anterioare au urmărit originile vântului solar, acest lucru a fost făcut mult mai aproape de Pământ, moment în care această variabilitate se pierde.

„Deoarece Solar Orbiter călătorește atât de aproape de soare, putem surprinde natura complexă a soarelui. vântul pentru a obține o imagine mult mai clară a originilor sale și a modului în care această complexitate este determinată de schimbările din diferite regiuni sursă.”

Se crede că diferența dintre viteza vântului solar rapid și cel lent se datorează diferitele zone ale coroanei solare, stratul cel mai exterior al atmosferei sale, din care provin.

Corona deschisă se referă la regiunile în care liniile câmpului magnetic se ancorează de soare doar la un capăt și se întind în spațiu pe de altă parte, creând o autostradă pentru ca materialul solar să scape în spațiu. Aceste zone sunt mai reci și se crede că sunt sursa vântului solar rapid.

Între timp, coroana închisă se referă la regiunile soarelui în care liniile sale de câmp magnetic sunt închise, ceea ce înseamnă că sunt conectate la soare. suprafata la ambele capete. Acestea pot fi văzute ca bucle mari luminoase care se formează peste regiuni active magnetic.

Ocazional, aceste bucle magnetice închise se vor rupe, oferind o scurtă oportunitate pentru materialul solar de a scăpa, în același mod în care o face prin liniile câmpului magnetic deschis, înainte de a se reconecta și de a forma din nou o buclă închisă. Acest lucru are loc în general în zonele în care coroana deschisă și închisă se întâlnesc.

Unul dintre scopurile Solar Orbiter este de a testa o teorie conform căreia vântul solar lent provine din coroana închisă și este capabil să scape în spațiu. prin acest proces de rupere și reconectare a liniilor de câmp magnetic.

O modalitate prin care echipa științifică a reușit să testeze această teorie a fost măsurarea „compoziției” sau alcătuirii fluxurilor de vânt solar.

Combinația de ioni grei conținută în materialul solar diferă în funcție de locul din care provine; coroana mai fierbinte, închisă față de cea mai rece și deschisă.

Folosind instrumentele de la bordul Solar Orbiter, echipa a reușit să analizeze activitatea care se desfășoară pe suprafața soarelui și apoi să potrivească aceasta cu fluxurile de vânt solar. colectate de nava spațială.

Folosind imaginile suprafeței soarelui capturate de Solar Orbiter, au reușit să identifice că fluxurile lente de vânt au venit dintr-o zonă în care coroana deschisă și închisă se întâlneau, demonstrând teoria că vântul lent este capabil să scape din liniile de câmp magnetic închise prin procesul de rupere și reconectare.

Așa cum explică dr. Yardley, de la grupul de cercetare în fizica solară și spațială de la Universitatea Northumbria, „Compoziția variabilă a vântul solar măsurat la Solar Orbiter a fost în concordanță cu schimbarea compoziției între sursele din coroană.

„Modificările în compoziția ionilor grei împreună cu electronii oferă dovezi puternice că nu numai variabilitatea este determinată de diferitele regiuni sursă, dar se datorează și proceselor de reconectare care au loc între buclele închise și deschise din coroană."

Misiunea ESA Solar Orbiter este o colaborare internațională, cu oameni de știință și instituții din întreaga lume. lumea lucrând împreună, contribuind cu abilități și echipamente de specialitate.

Daniel Müller, om de știință al proiectului ESA pentru Solar Orbiter, a declarat: „De la început, un obiectiv central al misiunii Solar Orbiter a fost de a lega evenimente dinamice pe soarelui la impactul lor asupra bulei de plasmă din jur a heliosferei.

„Pentru a realiza acest lucru, trebuie să combinăm observațiile de la distanță ale soarelui cu măsurători in situ ale vântului solar pe măsură ce curge pe lângă navă spațială. Sunt extrem de mândru de întreaga echipă pentru că a făcut aceste măsurători complexe cu succes.

„Acest rezultat confirmă faptul că Solar Orbiter este capabil să realizeze conexiuni solide între vântul solar și regiunile sale surse de pe suprafața solară. un obiectiv cheie al misiunii și ne deschide calea pentru a studia originea vântului solar în detaliu fără precedent.”

Printre instrumentele de la bordul Solar Orbiter se numără Senzorul de ioni grei (HIS), dezvoltat parțial de cercetători. și ingineri de la Laboratorul de Cercetare în Fizică Spațială al Universității din Michigan din departamentul de Științe și Inginerie Climei și Spațiale. Senzorul a fost conceput pentru a măsura ionii grei din vântul solar, care pot fi utilizați pentru a determina de unde a venit vântul solar.

„Fiecare regiune a soarelui poate avea o combinație unică de ioni grei, care determină compoziția chimică a unui flux de vânt solar.

„Deoarece compoziția chimică a vântului solar rămâne constantă pe măsură ce călătorește în sistemul solar, putem folosi acești ioni ca amprentă pentru a determina originea un flux specific de vânt solar în partea inferioară a atmosferei solare”, a declarat Susan Lepri, profesor de științe climatice și spațiale și inginerie la Universitatea din Michigan și cercetător principal adjunct al Senzorului de ioni grei.

Electronii din vântul solar sunt măsurați de un sistem de analiză de electroni (EAS), dezvoltat de Mullard Space Science Laboratory al UCL, unde dr. Yardley este membru de onoare.

Profesorul Christopher Owen, de la UCL, a declarat: „Echipele de instrumente au petrecut mai mult de un deceniu proiectând, construind și pregătind senzorii lor pentru lansare, precum și planificând cel mai bun mod de a le opera într-un mod coordonat. este extrem de îmbucurător să vedem acum că datele sunt reunite pentru a dezvălui care regiuni ale soarelui conduc vântul solar lent și variabilitatea acestuia.”

Senzorul Proton-Alfa (PAS), care măsoară viteza vântului , a fost proiectat și dezvoltat de Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie al Universității Paul Sabatier din Toulouse, Franța.

Împreună, aceste instrumente alcătuiesc suita de senzori Solar Wind Analyzer de la bordul Solar Orbiter, pentru care profesorul UCL Owen este investigatorul principal.

Vorbind despre viitoarele planuri de cercetare, dr. Yardley a spus: „Până acum, am analizat doar datele Solar Orbiter în acest fel pentru acest interval anume. Va fi foarte interesant de analizat. alte cazuri folosind Solar Orbiter și, de asemenea, pentru a face o comparație cu seturile de date din alte misiuni apropiate, cum ar fi Parker Solar Probe de la NASA.”

(Fluierul)