Nowa era nauki o Słońcu. Wszystko zawdzięczamy sondzie Solar Orbiter

W Układzie Słonecznym planety, asteroidy i większość innych obiektów, porusza się mniej więcej w tej samej płaszczyźnie orbitalnej, w płaskim dysku wokół Słońca zwanym płaszczyzną ekliptyki. Każdy obraz Słońca wykonany do tej pory został zrobiony właśnie z okolic równika Słońca, czyli z tej płaszczyzny. Ale sonda Solar Orbiter zmieniła swoją orbitę wychodząc poza płaszczyznę ekliptyki. Obserwowała Słońce pod kątem 17 stopni poniżej równika słonecznego, co wystarczyło, aby bezpośrednio uchwycić biegun południowy Słońca. Sonda będzie jeszcze bardziej przechylać swoją orbitę, co sugeruje, że najlepsze widoki dopiero przed nami.

Sonda Solar Orbiter to wspólne przedsięwzięcie ESA oraz NASA. Rozpoczęła swoją misję 10 lutego 2020 roku. Celem misji są przede wszystkim słabo widoczne z Ziemi i niezbadane dotąd bieguny naszej gwiazdy. Naukowcy mają nadzieję na pozyskanie nowych informacji o Słońcu i o tym, w jaki sposób tworzy heliosferę – ogromną bańkę plazmy, która otacza cały Układ Słoneczny.

Ale żeby zobaczyć bieguny Słońca potrzebna jest odpowiednia orbita. I tak właśnie została zaplanowana misja. Sonda ma zmieniać swoją orbitę, która coraz bardziej będzie odchylała się od płaszczyzny, po której krążą planety. Dzięki temu manewrowi otrzymaliśmy pierwsze w historii obrazy bieguna południowego naszej gwiazdy.

– Pokazujemy pierwsze w historii ludzkości widoki bieguna Słońca. Słońce jest naszą najbliższą gwiazdą, dawcą życia i rozstraja nasze nowoczesne systemy w kosmosie i na Ziemi, dlatego konieczne jest zrozumienie, jak działa i nauczenie się przewidywania jego zachowania. Te nowe, wyjątkowe widoki z misji Solar Orbiter to początek nowej ery nauki o Słońcu – powiedział prof. Carole Mundell z ESA.

– Nie wiedzieliśmy, czego dokładnie oczekiwać po tych pierwszych obserwacjach. Bieguny Słońca to dosłownie terra incognita – powiedział prof. Sami Solanki z Instytutu Maxa Plancka ds. Badań Układu Słonecznego (MPS) w Niemczech.

Powyższy kolaż przedstawia południowy biegun Słońca zarejestrowany w dniach 16–17 marca 2025 r., kiedy Solar Orbiter obserwował Słońce pod kątem 15 stopni poniżej płaszczyzny ekliptyki. Była to pierwsza kampania obserwacji pod dużym kątem, kilka dni przed osiągnięciem obecnego kąta wynoszącego 17 stopni.

Obrazy dostarczone na Ziemię zostały wykonane przez trzy instrumenty zamontowane na sondzie Solar Orbiter: Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI), Extreme Ultraviolet Imager (EUI) i Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE). Każdy z tych instrumentów obserwuje Słońce w inny sposób. PHI obrazuje Słońce w świetle widzialnym (górny lewy róg) i mapuje pole magnetyczne powierzchni Słońca (górne środkowe). EUI obrazuje Słońce w świetle ultrafioletowym (górny prawy róg), ujawniając nagrzaną do miliona stopni zewnętrzną atmosferę Słońca, czyli koronę. Instrument SPICE (cały dolny rząd) rejestruje światło pochodzące z różnych warstw atmosfery Słońca, które mają różne temperatury.

Porównując i analizując uzupełniające się obserwacje wykonane przez te trzy instrumenty obrazujące, możemy dowiedzieć się, jak materia porusza się w zewnętrznych warstwach Słońca. Może to ujawnić nieoczekiwane wzorce, takie jak wiry polarne podobne do tych obserwowanych wokół biegunów Wenus i Saturna.

Te przełomowe obserwacje są kluczowe dla zrozumienia pola magnetycznego Słońca oraz tego, dlaczego odwraca się ono mniej więcej co 11 lat, pokrywając się ze szczytem aktywności słonecznej. Obecne modele i prognozy 11-letniego cyklu słonecznego nie są w stanie dokładnie przewidzieć szczegółów cyklu i tego, kiedy Słońce osiągnie największą aktywność.

Obrazy dostarczone przez sondę pozwoliły przyglądnąć się, jak zachowuje się pole magnetyczne na biegunie Słońca. Normalny magnes ma wyraźny biegun północny i południowy, ale pomiary pola magnetycznego z instrumentu PHI pokazują, że na biegunie południowym Słońca występują zarówno pola magnetyczne biegunów północnego, jak i południowego.

Dzieje się tak tylko przez krótki czas podczas każdego cyklu słonecznego, w maksimum słonecznym, gdy pole magnetyczne Słońca odwraca się i jest najbardziej aktywne. 5–6 lat po odwróceniu pola Słońce osiągnie minimum aktywność, podczas którego jego pole magnetyczne będzie już uporządkowane.

– Dokładnie nie wiadomo, jak to się dzieje. Solar Orbiter osiągnął wysokie szerokości geograficzne dokładnie w odpowiednim momencie, aby śledzić cały proces z unikalnej i korzystnej perspektywy – przyznał Solanki.

Źródło: ESA, Live Science, fot. ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI Team, D. Berghmans (ROB)/ CC BY-SA 3.0 IGO