_ Soarele așa cum nu ați mai văzut-o până acum

Erupții puternice, priveliști uluitoare peste polii solari și un „arici” solar curios se numără printre mulțimea de imagini, filme și date spectaculoase returnate de Solar Orbiter de la prima sa. apropiere de soare. Deși analiza noului set de date abia a început, este deja clar că misiunea condusă de ESA oferă cele mai extraordinare perspective asupra comportamentului magnetic al soarelui și asupra modului în care acesta modelează vremea spațială.

Solar Orbiter's cea mai apropiată apropiere de soare, cunoscută sub numele de periheliu, a avut loc pe 26 martie. Nava spațială se afla în interiorul orbitei lui Mercur, la aproximativ o treime din distanța de la Soare la Pământ, iar scutul său termic atingea aproximativ 500°C. Dar a disipat acea căldură cu tehnologia sa inovatoare pentru a menține nava spațială în siguranță și funcțională.

Solar Orbiter poartă zece instrumente științifice – nouă sunt conduse de statele membre ESA și unul de NASA – toate lucrând împreună în strânsă colaborare cu oferiți o perspectivă fără precedent asupra modului în care „funcționează” vedeta noastră locală. Unele sunt instrumente de teledetecție care privesc soarele, în timp ce altele sunt instrumente in-situ care monitorizează condițiile din jurul navei spațiale, permițând oamenilor de știință să „unească punctele” de la ceea ce văd că se întâmplă la soare, la ceea ce „simte Solar Orbiter”. „ în locația sa în vântul solar de la milioane de kilometri distanță.

Când vine vorba de periheliu, în mod clar, cu cât nava spațială se apropie de soare, cu atât mai fine sunt detaliile pe care instrumentul de teledetecție le poate vedea. Și după noroc, nava spațială a absorbit, de asemenea, mai multe erupții solare și chiar o ejecție de masă coronală direcționată de Pământ, oferind un gust al prognozei meteo spațială în timp real, un efort care devine din ce în ce mai important din cauza amenințării pe care o reprezintă vremea spațială. la tehnologie și astronauți.

Prezentarea ariciului solar

„Imaginile sunt cu adevărat uluitoare”, spune David Berghmans, Observatorul Regal al Belgiei și investigatorul principal (PI) al Extreme Instrument Ultraviolet Imager (EUI), care realizează imagini de înaltă rezoluție ale straturilor inferioare ale atmosferei solare, cunoscute sub numele de coroană solară. Această regiune este locul în care are loc cea mai mare parte a activității solare care determină vremea în spațiu.

Sarcina acum pentru echipa EUI este să înțeleagă ceea ce văd. Aceasta nu este o sarcină ușoară, deoarece Solar Orbiter dezvăluie atât de multă activitate pe soare la scară mică. După ce au observat o trăsătură sau un eveniment pe care nu îl pot recunoaște imediat, trebuie apoi să cerceteze observațiile solare anterioare efectuate de alte misiuni spațiale pentru a vedea dacă ceva similar a fost văzut înainte.

„Chiar dacă Solar Obiter s-a oprit. luând date mâine, aș fi ocupat ani de zile încercând să-mi dau seama de toate aceste lucruri”, spune David Berghmans.

O caracteristică deosebit de atrăgătoare a fost observată în timpul acestui periheliu. Deocamdată, a fost supranumit „ariciul”. Se întinde pe 25.000 de kilometri de-a lungul Soarelui și are o multitudine de vârfuri de gaz fierbinte și mai rece, care ajung în toate direcțiile.

Adunarea punctelor

Scopul științific principal al Solar Orbiter este de a explora legătura dintre soare și heliosferă. Heliosfera este „bula” mare a spațiului care se extinde dincolo de planetele Sistemului nostru Solar. Este umplut cu particule încărcate electric, dintre care majoritatea au fost expulzate de soare pentru a forma vântul solar. Mișcarea acestor particule și câmpurile magnetice solare asociate sunt cele care creează vremea în spațiu.

Pentru a înregistra efectele soarelui asupra heliosferei, rezultatele instrumentelor in situ, care înregistrează particulele și câmpurile magnetice. care traversează nava spațială, trebuie urmărite până la evenimentele de pe sau în apropierea suprafeței vizibile a soarelui, care sunt înregistrate de instrumentele de teledetecție.

Acesta nu este o sarcină ușoară, deoarece mediul magnetic din jurul soarelui este extrem de complex, dar cu cât nava spațială se poate apropia mai mult de soare, cu atât este mai puțin complicată urmărirea evenimentelor de particule înapoi la soare de-a lungul „autostrăzi” ale liniilor de câmp magnetic. Primul periheliu a fost un test cheie în acest sens, iar rezultatele de până acum par foarte promițătoare.

Pe 21 martie, cu câteva zile înainte de periheliu, un nor de particule energetice a străbătut nava spațială. A fost detectat de Detectorul de Particule Energetice (EPD). În mod grăitor, cei mai energici dintre ele au sosit primii, urmați de cei cu energii din ce în ce mai mici.

„Acest lucru sugerează că particulele nu sunt produse în apropierea navei spațiale”, spune Javier Rodríguez-Pacheco, Universitatea din Alcalá. , Spania și PI al EPD. În schimb, au fost produse în atmosfera solară, mai aproape de suprafața soarelui. În timp ce traversau spațiul, particulele mai rapide au tras înaintea celor mai lente, ca alergătorii într-un sprint.

În aceeași zi, experimentul undele radio și plasmă (RPW) le-a văzut venind, reluând caracteristica puternică. măturarea frecvențelor radio produse atunci când particulele accelerate - în principal electroni - se învârt în spirală de-a lungul liniilor câmpului magnetic al soarelui. RPW a detectat apoi oscilații cunoscute sub numele de unde Langmuir. „Aceștia sunt un semn că electronii energetici au ajuns la navă spațială”, spune Milan Maksimovic, LESIA, Observatoire de Paris, Franța și RPW PI.

Dintre instrumentele de teledetecție, atât EUI, cât și X. -Raze Spectrometru/Telescop (STIX) a văzut evenimente pe soare care ar fi putut fi responsabile pentru eliberarea particulelor. În timp ce particulele care curg spre exterior în spațiu sunt cele pe care EPD și RPW le-au detectat, este important să ne amintim că alte particule pot călători în jos de la eveniment, lovind nivelurile inferioare ale atmosferei solare. Aici intervine STIX.

În timp ce EUI vede lumina ultravioletă eliberată de la locul erupției în atmosfera soarelui, STIX vede razele X care sunt produse atunci când electronii accelerați de erupție interacționează cu nuclee atomice în nivelurile inferioare ale atmosferei soarelui.

Modul exact care sunt legate toate aceste observații este acum o chestiune de investigat echipelor. Există unele indicii din compoziția particulelor detectate de EPD că acestea au fost probabil accelerate de un șoc coronal într-un eveniment mai gradual, mai degrabă decât impulsiv de la o erupție.

„Este posibil să aveți o accelerație multiplă. site-uri”, spune Samuel Krucker, FHNW, Elveția și PI pentru STIX.

Adăugând o altă întorsătură la această situație este că instrumentul magnetometru (MAG) nu a înregistrat nimic substanțial la momentul respectiv. Cu toate acestea, acest lucru nu este neobișnuit. Erupția inițială a particulelor, cunoscută sub numele de Ejecție în masă coronală (CME), poartă un câmp magnetic puternic pe care MAG îl poate înregistra cu ușurință, dar particulele energetice de la eveniment călătoresc mult mai repede decât CME și pot umple rapid volume mari de spațiu și, prin urmare, fi detectat de Solar Orbiter. „Dar dacă CME ratează nava spațială, atunci MAG nu va vedea o semnătură”, spune Tim Horbury, Imperial College, U.K. și MAG PI.

Când vine vorba de câmpul magnetic, totul începe la suprafața vizibilă a soarelui, cunoscută sub numele de fotosferă. Aici câmpul magnetic generat intern izbucnește în spațiu. Pentru a ști cum arată, Solar Orbiter poartă instrumentul Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI). Aceasta poate vedea polaritatea magnetică nordică și sudică pe fotosferă, precum și ondularea suprafeței soarelui din cauza undelor seismice care călătoresc prin interiorul său.

„Oferim măsurătorile câmpului magnetic la suprafața soarelui. Soarele. Acest câmp se extinde apoi, intră în coroană și, practic, conduce toată strălucirea și acțiunea pe care le vezi acolo sus”, spune Sami Solanki, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen, Germania și PI pentru PHI.

Un alt instrument, Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE), înregistrează compoziția coroanei. Aceste „hărți de abundență” pot fi comparate cu conținutul vântului solar văzut de instrumentul Solar Wind Analyzer (SWA).

„Acest lucru va urmări evoluția compoziției vântului solar de la soare la nava spațială și asta ne spune despre mecanismele responsabile pentru accelerarea vântului solar”, spune SPICE PI Frédéric Auchère, Institut d'Astrophysique Spatiale, Franța.

Prognoza vremii în spațiu

Prin combinarea datelor de la toate instrumentele, echipa științifică va putea spune povestea activității solare de la suprafața soarelui, până la Solar Orbiter și nu numai. Și această cunoaștere este exact ceea ce va deschide calea unui viitor sistem conceput pentru a prognoza condițiile meteorologice spațiale de pe Pământ în timp real. În perioada premergătoare periheliului, Solar Orbiter a primit chiar și un gust despre modul în care ar putea funcționa un astfel de sistem.

Nava spațială zbura în amonte de Pământ. Această perspectivă unică însemna că monitorizează condițiile vântului solar care avea să lovească Pământul câteva ore mai târziu. Deoarece nava spațială era în contact direct cu Pământul, cu semnalele sale călătorind cu viteza luminii, datele au ajuns la sol în câteva minute, gata pentru analiză. Din fericire, au fost detectate mai multe ejecții de masă coronală (CME) în această perioadă, unele dintre ele îndreptându-se direct spre Pământ.

Pe 10 martie, un CME a măturat nava spațială. Folosind datele de la MAG, echipa a putut prezice când va lovi ulterior Pământul. Anunțarea acestei știri pe rețelele de socializare a permis observatorilor cerului să fie pregătiți pentru aurora, care a sosit în mod corespunzător aproximativ 18 ore mai târziu, la ora prezisă.

Această experiență i-a oferit lui Solar Orbiter un gust despre cum este să prezică starea meteo spațială pe Pământ în timp real. Un astfel de efort devine din ce în ce mai important din cauza amenințării pe care vremea spațială o reprezintă pentru tehnologie și astronauți.

ESA plănuiește în prezent o misiune numită ESA Vigil, care va fi staționată într-o parte a Soarelui privind regiunea spațiu care duce la Pământ. Sarcina sa va fi să imagineze CME care călătoresc prin această regiune, în special pe cei care se îndreaptă spre planeta noastră. În timpul periheliului propriu-zis, Solar Orbiter a fost poziționat astfel încât instrumentele sale Metis și SoloHI să poată furniza exact aceste tipuri de imagini și date.

Metis face fotografii ale coroanei de la 1,7-3 raze solare. Prin ștergerea discului strălucitor al soarelui, vede coroana mai slabă. „Oferă aceleași detalii ca și observațiile eclipselor totale de la sol, dar în loc de câteva minute, Metis poate observa continuu”, spune Marco Romoli, Universitatea din Florența, Italia și PI pentru Metis.

Înregistrările SoloHI. imagini făcute din lumina soarelui împrăștiată de electroni în vântul solar. O erupție specială, pe 31 martie, a ajuns în clasa X, cele mai energice erupții solare cunoscute. Până în prezent, datele nu au fost analizate, deoarece o mare parte din ele rămân pe nava spațială așteaptă să fie descărcate. Acum, că Solar Orbiter este mai departe de Pământ, rata de transfer de date a încetinit și cercetătorii trebuie să aibă răbdare, dar sunt mai mult decât pregătiți să-și înceapă analiza atunci când ajunge.

„Suntem întotdeauna interesați. în evenimentele mari pentru că produc cele mai mari răspunsuri și cea mai interesantă fizică pentru că te uiți la extreme”, spune Robin Colaninno, Laboratorul de Cercetare Navală din SUA, Washington DC și SoloHI PI.

În curând< /p>

Nu există nicio îndoială că echipele de instrumente au acum treaba. Periheliul a avut un succes uriaș și a generat o mare calitate de date extraordinare. Și este doar un gust din ceea ce urmează. Nava spațială se îndreaptă deja prin spațiu pentru a se alinia pentru următoarea sa trecere de periheliu – și puțin mai apropiată – pe 13 octombrie, la 0,29 ori distanța Pământ-soare. Înainte de atunci, pe 4 septembrie, va face al treilea zbor al lui Venus.

Solar Orbiter a făcut deja primele fotografii ale regiunilor polare ale Soarelui, în mare măsură neexplorate, dar încă mai urmează.

Pe 18 februarie 2025, Solar Orbiter va întâlni Venus pentru a patra. timp. Aceasta înseamnă creșterea înclinării orbitei navei spațiale la aproximativ 17 grade. Cel de-al cincilea zbor al lui Venus, pe 24 decembrie 2026, va crește acest lucru și mai mult la 24 de grade și va marca începutul misiunii „la latitudine înaltă”.

În această fază, Solar Orbiter va vedea regiunile polare ale Soarelui. mai direct decât oricând. Astfel de observații din raza vizuală sunt cheia pentru a dezlega mediul magnetic complex de la poli, care, la rândul său, ar putea deține secretul ciclului de 11 ani al activității de creștere și scădere a soarelui.

„Suntem atât de încântat de calitatea datelor din primul nostru periheliu”, spune Daniel Müller, om de știință al proiectului ESA pentru Solar Orbiter. „Este aproape greu de crezut că acesta este doar începutul misiunii. Vom fi într-adevăr foarte ocupați.”

(Fluierul)