Sonda Parker Solar Probe odkrywa sekrety Słońca z bliskiej odległości

Sonda Parker Solar Probe została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną w sierpniu 2018 roku. Ma wielkość małego samochodu i waży nieco ponad 600 kilogramów. Bada obszar przestrzeni kosmicznej, który do tej pory nie był eksplorowany. Sonda została zaprojektowana tak, aby przetrwać temperatury ponad 1400 stopni Celsjusza – wystarczające, aby stopić stal – utrzymując instrumenty badawcze w komfortowej temperaturze pokojowej.

24 grudnia ubiegłego roku Parker Solar Probe przeleciała zaledwie 6,1 miliona kilometrów od powierzchni Słońca, zbliżając się do naszej gwiazdy na najmniejszą odległość w historii. Podczas przelotu osiągnęła prędkość około 690 tys. kilometrów na godzinę i była wystawiona na temperaturę 980 stopni Celsjusza. Przelatując przez zewnętrzną atmosferę Słońca, zwaną koroną, zbierała dane za pomocą szeregu instrumentów naukowych, w tym Wide-Field Imager for Solar Probe, czyli WISPR. 27 grudnia naukowcy zarządzający misją odebrali od niej sygnał informujący, że sonda przetrwała to bliskie spotkanie i działa normalnie.

Zdjęcia wykonane przez sondę pokazały z bliska wiatr słoneczny – stały strumień naładowanych elektrycznie cząstek uwalnianych przez Słońce, które przemieszczają się przez Układ Słoneczny z ogromną prędkością, wywołując szeroki zakres efektów. Fotografie z instrumentu WISPR pozwoliły naukowcom bliżej przyjrzeć się temu, co dzieje się z wiatrem słonecznym wkrótce po jego uwolnieniu z korony słonecznej.

Badacze mogli też po raz pierwszy zobaczyć z bliska koronalne wyrzuty masy (z j. ang. coronal mass ejection – CME) i ich łączenie się. CME to chmura plazmy emitowana przez Słońce i przyspieszana do ogromnych prędkości w obszarze korony słonecznej. Tego typu zdarzenia mogą wpływać na pogodę kosmiczną. Wyrzut materii ze Słońca skierowany w Ziemię mógłby zagrozić satelitom, zakłócić technologie komunikacyjne i nawigacyjne, a nawet zniszczyć sieci energetyczne.

– Sonda Parker Solar Probe po raz kolejny przeniosła nas w dynamiczną atmosferę naszej gwiazdy – powiedział Nicky Fox z NASA. – Zobaczyliśmy na własne oczy, skąd biorą się zagrożenia dla Ziemi związane z pogodą kosmiczną. Te nowe dane pomogą nam znacznie udoskonalić nasze prognozy pogody kosmicznej, aby zapewnić bezpieczeństwo naszym astronautom i ochronę naszej technologii tutaj, na Ziemi i w całym Układzie Słonecznym – dodał.

Zdjęcia wykonane przez sondę pokazały, że kiedy koronalne wyrzuty masy zderzają się ze sobą, ich trajektoria może się zmienić, utrudniając przewidywanie ich położenia. Ich łączenie może również przyspieszać naładowane cząstki i mieszać pola magnetyczne, co sprawia, że skutki CME mogą być potencjalnie bardziej niebezpieczne dla astronautów i satelitów w kosmosie oraz dla technologii naziemnych.

– Na zdjęciach widzimy, jak koronalne wyrzuty masy nakładają się na siebie – powiedział Angelos Vourlidas z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. – Wykorzystujemy to, aby dowiedzieć się, jak CME łączą się ze sobą, co może mieć istotne znaczenie dla pogody kosmicznej – dodał.

Dane zebrane przez Parker Solar Probe podczas rekordowego zbliżenia do Słońca pomogą naukowcom lepiej przygotować się na tego typu zjawiska.

Koncepcję wiatru słonecznego opracował w 1958 roku amerykański astrofizyk Eugene Parker, od którego sonda wzięła swoją nazwę. Jego teorie, które na początku spotkały się z krytyką, zrewolucjonizowały sposób, w jaki postrzegamy nasz Układ Słoneczny.

W okolicach Ziemi wiatr słoneczny jest w miarę stabilny, ale dane z sondy Parker Solar Probe pokazały, że na Słońcu jest on czymś zupełnie innym. Wiatr słoneczny istnieje w dwóch podstawowych stanach. To szybki oraz wolny wiatr słoneczny. Zjawiska te różnią się prędkością, składem, temperaturą oraz miejscem powstawania.

Gdy sonda osiągnęła odległość 23,5 miliona kilometrów od Słońca, natrafiła na nagłe zmiany kierunku pola magnetycznego. Okazuje się, że to zygzakowate pole magnetyczne występuje częściej niż się spodziewano. W ubiegłym roku naukowcy ogłosili, że szybki wiatr słoneczny jest częściowo napędzany właśnie tymi strukturami.

Jednak zrozumienie powolnego wiatru słonecznego, który porusza się z prędkością około 350 km/s, czyli o połowę mniejszą niż szybki wiatr słoneczny, wymagało bliższego przyjrzenia się. Wolny wiatr słoneczny jest też dwukrotnie gęstszy i bardziej zmienny niż szybki wiatr słoneczny. – Wielką niewiadomą było, jak powstaje wiatr słoneczny i jak udaje mu się uciec przed ogromną grawitacją Słońca? — powiedział Nour Rawafi z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. – Zrozumienie tego ciągłego przepływu cząstek, a zwłaszcza wolnego wiatru słonecznego, stanowi ogromne wyzwanie, zwłaszcza biorąc pod uwagę różnorodność właściwości tych strumieni, ale dzięki Parker Solar Probe jesteśmy bliżej odkrycia jego pochodzenia i ewolucji – dodał.

Obserwacje z czasów jeszcze przed wystrzeleniem sondy Parker Solar Proble sugerowały istnienie dwóch odmian wolnego wiatru słonecznego, różniących się orientacją lub zmiennością pola magnetycznego. Jeden zwany wiatrem Alfvéna, charakteryzuje się małymi zakrętami w polu magnetycznym. Drugi rodzaj, zwany wiatrem nie-Alfvéna, nie wykazuje takich zmian.

Sonda Parker Solar Probe potwierdziła istnienie dwóch rodzajów wiatru słonecznego. Zebrane przez nią dane pomagają również rozróżnić pochodzenie tych dwóch rodzajów wiatru, które zdaniem naukowców są unikalne. Wiatr nie-Alfvéna może powstawać w pętlowych formacjach łączących aktywne obszary na powierzchni Słońca. Z kolei źródło wiatru Alfvéna może być w pobliżu dziur koronalnych, czyli ciemnych, chłodniejszych obszarów w koronie.

Twórz treści i zarabiaj na ich publikacji. Dołącz do WP Kreatora