Sonda Parker de la NASA dezvăluie undele de plasmă necinstite ale soarelui și insulele magnetice

Unde de plasmă necinstite. Insule magnetice plutitoare. Averse de particule încărcate. Acestea sunt doar câteva dintre lucrurile la care a asistat Parker Solar Probe de la NASA în timpul primelor sale două întâlniri intime cu soarele.

Parker se află într-o misiune de aproape șapte ani pentru a se ridica în mod repetat în apropierea soarelui și a aduna informații despre misterele care i-au afectat pe fizicienii solari de zeci de ani (SN: 7/5/18). Zburând o ambarcațiune robotică prin plasma slabă care emană de la soare, cercetătorii speră să descopere astfel de enigme, cum ar fi de ce atmosfera soarelui este cu milioane de grade Celsius mai fierbinte decât suprafața sa și ce alimentează vântul solar, fluxul de particule încărcate care suflă spre exterior. prin sistemul solar.

Oamenii de știință din misiune nu sunt încă pregătiți să răspundă la aceste întrebări. Dar datele de pe primele două orbite ale sondei, publicate online pe 4 decembrie în patru lucrări în Naturăoferă o scurtă privire asupra a ceea ce urmează pe măsură ce Parker se va apropia de soare în următorii câțiva ani.

„Explorăm o regiune nou-nouță”, spune Russell Howard, un fizician solar la Laboratorul de Cercetare Navală din Washington, DC, care se ocupă de camerele sondei. „Întrebările pe care le-am fi formulat acum un an vor fi uluite de lucrurile pe care le vedem de fapt.”

Lansat în 2018, Parker se află în prezent pe o orbită eliptică care îl aduce aproape de soare la fiecare cinci luni (SN: 8/12/18). Odată cu cea mai recentă întâlnire apropiată din 1 septembrie, sonda a finalizat acum trei dintre aceste călătorii. De fiecare dată, nava spațială a zburat la aproximativ 24 de milioane de kilometri de suprafața Soarelui – de aproximativ două ori mai aproape decât planeta Mercur.

Parker oferă deja o mulțime de surprize din primele două călătorii. De exemplu, „am descoperit un necinstit intens neașteptat [plasma]
valuri zdrăngănind prin atmosfera soarelui”, spune omul de știință Justin Kasper, fizician la Universitatea din Michigan din Ann Arbor.

Exploziile de plasmă care s-au năpustit în spațiu l-au lovit pe Parker în timpul întâlnirilor sale apropiate cu soarele, arată datele. Din când în când, viteza plasmei care curge departe de soare ar crește cu aproape 500.000 de kilometri pe oră – aproape dublându-se în viteză – timp de până la câteva minute.

„Nu am văzut niciodată așa ceva”, spune Philippa Browning, un fizician solar la Universitatea din Manchester din Anglia, care nu este implicat în misiune.

Fiecare dintre aceste unde de plasmă a fost, de asemenea, însoțită de o inversare bruscă a câmpului magnetic din jurul sondei. „O busolă de pe navă spațială s-ar fi învârtit în jurul valorii de un val”, spune Kasper. Oamenii de știință cred că văd ondulații în formă de S în câmpul magnetic, de parcă ceva din apropierea suprafeței soarelui ar apuca o linie a câmpului magnetic și a rupt-o ca un bici.

Aceste forme de S nu sunt prea surprinzătoare pentru Yannis Zouganelis, un astrofizician la Centrul European de Astronomie Spațială din Madrid, care nu este implicat în această misiune. „Ar trebui să ne așteptăm să vedem linii îndoite peste tot”, spune el. Câmpul magnetic al soarelui devine uneori agitat, clătinându-se ca răspuns la agitarea fluidelor în interiorul soarelui. „Totuși, ceea ce este surprinzător este că îi vedem foarte frecvent și foarte puternici.”

Deși originea acestor valuri necinstite este neclară, nava spațială a înregistrat aproximativ 800 dintre ele pe parcursul a 11 zile numai în timpul primei întâlniri. „Este un lucru foarte concret la care putem încerca să ne conectăm”, spune Kasper. „Ce dă soarele de 800 de ori în 11 zile?”

Plasma aflată la distanța lui Parker de aproximativ 24 de milioane de kilometri deasupra suprafeței solare se învârte, de asemenea, în jurul soarelui mult mai repede decât se aștepta. Cercetătorii se așteptau să înregistreze viteze laterale de câțiva kilometri pe secundă, pe măsură ce plasma care scăpă este învârtită în spațiu de rotația soarelui. În schimb, nava spațială a înregistrat viteze de până la 50 de kilometri pe secundă. „Este cu adevărat sălbatic”, spune Kasper.

Astfel de viteze mari ar putea însemna că cercetătorii trebuie să regândească modul în care soarele – și toate stelele – evoluează. Pe măsură ce vânturile stelare se îndepărtează în spirală, ele poartă cu ele energia de rotație de la stea, frânând treptat rotația acesteia (SN: 8/2/19). O spirală a vântului mai rapidă ar putea însemna că stelele se rotesc mult mai repede decât se credea, spune Kasper.

„Acest lucru este cu adevărat uimitor, dacă este adevărat”, spune Zouganelis, deși avertizează că înainte de a rescrie manualele de fizică stelară, aceste măsurători trebuie confirmate la altitudini mai mici. Acesta este unul dintre multele lucruri la care Parker le va urmări pe orbitele viitoare, spune Kasper.

În timp ce Parker era ocupat cu ridicarea de noi întrebări, este posibil să fi ajutat și la rezolvarea unui mister: originea vântului solar „lent”. Potopul de particule de la soare este un amestec de două fluxuri, unul care se mișcă de două ori mai repede decât celălalt. Cercetătorii știau deja că componenta rapidă își are originea în apropierea polilor soarelui prin deschideri sub formă de pâlnie în câmpul magnetic cunoscut sub numele de găuri coronale. Acum, datele lui Parker sugerează că vântul lent curge din mici găuri coronare din apropierea ecuatorului soarelui.

„Nu a fost întotdeauna clar că găurile coronale pot genera vântul lent”, spune cercetătorul misiunii Stuart Bale, fizician solar la Universitatea din California, Berkeley. „Dar acum putem vedea acest lucru foarte clar.”

Lista noilor informații continuă. Camerele lui Parker au surprins formarea de „insule” magnetice, tuburi de plasmă anticipate de mult timp prinse de un cuib de câmpuri magnetice care transportă energia și materia în spațiu. Iar cercetătorii cred că ar putea vedea, de asemenea, indicii ale unei limpeziri ipotetice de mult timp, dar nemaivăzute până acum, în praful interplanetar lângă soare.

Nava spațială a înregistrat, de asemenea, o serie de mici explozii de particule energetice, în mare parte protoni, venite de la soare. Acestea ar putea furniza semințele pentru tsunami-uri cu particule mai voluminoase transportate uneori în sus ca parte a vântului solar, spune David McComas, fizician solar la Universitatea Princeton, responsabil cu unul dintre detectorii de particule lui Parker. Aceste explozii mai mici nu au fost văzute de alte nave spațiale care orbitează mai departe, ceea ce înseamnă că Parker analizează de aproape accelerația particulelor care altfel ar fi ratată.

„Știm că particulele energetice provin de la soare, dar se pare că vedem multe mai multe în apropierea soarelui”, spune Browning. „Asta ne spune că accelerarea particulelor ar putea fi mult mai comună decât am crezut.”

Acel furtun de incendiu de informații de pe orbitele inițiale ale lui Parker va ține cu siguranță cercetătorii ocupați pentru anii următori. „Au creat mai multe întrebări decât au răspuns”, spune Zouganelis. „Mai ales, aceste documente arată că instrumentele funcționează foarte bine și vom avea măsurători grozave pe măsură ce se apropie de soare.”

Munca lui Parker este departe de a se termina. Pe fiecare dintre următoarele 18 orbite, nava spațială va folosi gravitația lui Venus pentru a se apropia puțin de Soare. Ultimele sale trei orbite, începând din decembrie 2024, îl vor aduce pe Parker la doar 6 milioane de kilometri de suprafața soarelui, de peste șapte ori mai aproape decât orice misiune anterioară, punând la încercare toată tehnologia specială de protecție a lui Parker (SN: 31/07/18).

Conducătorul misiunii Nour Raouafi de la Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins din Laurel, Maryland, este încrezător în viitorul sondei solare. „Nu vom vedea niciodată vântul solar în același mod”, spune el. „Parker va rescrie manualele pentru noi.”