Převratné nové měření sondy Solar Orbiter a sondy Parker Solar přivádí vědce blíže než kdy jindy k vyřešení dlouhotrvající záhady kolem Slunce. Kupodivu je atmosféra naší hostitelské hvězdy neboli koróny neuvěřitelně žhavější než sluneční povrch, přestože je dále od zjevného zdroje slunečního tepla – a je to hlavolam, který zaměstnává fyziky už asi 65 let.
Spolupráce mezi těmito dvěma přístroji byla umožněna, když sonda Solar Orbiter provozovaná Evropskou kosmickou agenturou (ESA) prováděla vesmírnou gymnastiku. Tyto manévry umožnily kosmické lodi současně pozorovat Slunce a NASA Parker Solar Probe. Nakonec to umožnilo simultánní pozorování Slunce mezi těmito dvěma, což dohromady ukázalo, že turbulence pravděpodobně zahřívá sluneční korónu na neuvěřitelné teploty.
„Schopnost používat Solar Orbiter i Parker Solar Probe skutečně otevřela zcela nový rozměr tomuto výzkumu,“ řekl Gary Zank, spoluautor studie o zjištěních a výzkumník z University of Alabama v Huntsville. uvedl v prohlášení.
Tento tým by mohl konečně vyřešit takzvanou „záhadu zahřívání korony“, která se točí kolem této tepelné mezery mezi korónou, tvořenou párou, mlhovinou, elektricky nabitým plynem nazývaným plazma, a slunečním povrchem neboli fotosférou.
Příbuzný: Vědci možná konečně vědí, proč je vnější atmosféra Slunce tak strašně horká
Jaká je záhada koronárního ohřevu?
Korona může dosáhnout teploty až 1,8 milionu stupňů Fahrenheita (1 000 000 stupňů Celsia), zatímco 1 000 mil pod fotosférou dosahuje pouze teploty kolem 10 800 stupňů Fahrenheita (6 000 stupňů Celsia).
To je znepokojivý fakt, protože právě z jádra slunce, kde dochází k jaderné fúzi vodíku na helium, pochází naprostá většina slunečního tepla. Je to jako vzduch asi stopu nad táborovým ohněm je teplejší než vzduch centimetr od plamenů.
Tepelná mezera také znamená, že musí existovat další topný mechanismus působící přímo na korunku. Až dosud tento mechanismus vědcům unikal, ale turbulence v atmosféře Slunce, které významně ohřívají koronální plazmu, byly dlouho považovány za přijatelné vysvětlení. Tuto hypotézu však nebylo možné studovat s daty z jediné kosmické lodi.
Satelity mohou studovat slunce dvěma způsoby: mohou se přiblížit a provádět měření in situ, jako to dělá NASA Parker Solar Probe, nebo mohou provádět vzdálenější průzkumy, jako je Solar Orbiter. Sonda Solar Orbiter studuje korónu ve vzdálenosti asi 26 milionů mil (42 milionů kilometrů) od Slunce, zatímco sonda Parker Solar Probe vzdoruje spalujícímu slunečnímu plazmatu, když prochází asi 4 miliony mil (6,4 milionů km) slunečního povrchu. .
Mezi oběma přístupy ale existuje kompromis.
Dálkový průzkum dokáže vidět široké detaily Slunce, ale trpí, pokud jde o pozorování fyziky ve hře v koronálním plazmatu. Na druhou stranu, pozorování in situ mohou měřit toto plazma podrobněji, ale mají tendenci minout širší sluneční obraz.
To znamená, že spojením rozsáhlých měření událostí na slunci ze Solar Orbiter s podrobnými pozorováními stejného jevu pomocí sondy Parker Solar Probe bychom mohli získat úplný obraz Slunce se všemi složitými detaily vyplněnými – to nejlepší z ty dva světy.
Není to však tak jednoduché, jak se zdá. Aby se tato spolupráce usnadnila, měla by být sonda Parker Solar Probe v zorném poli jednoho z přístrojů Solar Orbiter, protože oba pozorují Slunce ze svých relativních pozic.
Jak se vědcům podařilo najít to „nejlepší z obou světů“ k potenciálnímu vyřešení sluneční záhady
Tým astronomů, včetně Daniele Telloniho, výzkumníka z Italského národního institutu astrofyziky (INAF), zjistil, že 1. června 2022 budou dvě sluneční observatoře blízko požadované orbitální konfigurace, aby se mohly zapojit do takového týmu.
Zatímco Solar Orbiter by se díval do Slunce, Parker Solar Probe by byla jen kousek stranou, jen trochu mimo dohled přístroje Metis kosmické lodi ESA – zařízení zvaného „koronograf“, které blokuje sluneční světlo. fotosféra pro zobrazování koróny a je ideální pro rozsáhlá vzdálená pozorování.
Související příběhy:
— Ohromující sluneční tornádo se houpe vesmírem nad jasným sluncem
— Co je indická solární mise Aditya-L1?
— Mraky Neptuna zmizely a příčinou může být slunce
Aby bylo možné obě kosmické lodi dokonale sladit a umožnit Parker Solar Probe vidět Métis, Solar Orbiter se otočil o 45 stupňů a poté byl namířen mírně od Slunce.
Údaje shromážděné z tohoto dobře naplánovaného manévru schváleného operačním týmem kosmické lodi se vyplatily a odhalily turbulence, které by mohly skutečně přenášet energii způsobem, který solární fyzici teoreticky předpovídali. Způsobily by koronární ohřev.
Turbulence způsobuje koronální zahřívání podobným způsobem, jako když se zde na Zemi vaří káva. Energie je přenášena do menších měřítek náhodnými pohyby v tekutině nebo plynu – kávě a plazmě – a to přeměňuje tuto energii na teplo. V případě koróny je plazma magnetizováno, což znamená, že uložená magnetická energie může být také přeměněna na teplo.
Přenos magnetické a pohybové nebo kinetické energie z větších na menší měřítka je podstatou této turbulence a na menších měřítcích umožňuje fluktuacím interagovat s jednotlivými částicemi, primárně kladně nabitými protony, jejich zahříváním.
To však neznamená, že záhada koronárního ohřevu je „uzavřený případ“. Solární vědci musí ještě potvrdit mechanismus navržený těmito výsledky a spoluprací mezi Parker Solar Probe a Solar Orbiter.
“Toto je vědecké prvenství. Tato práce představuje významný krok vpřed v řešení problému koronálního ohřevu,” řekl Daniel Müller, vědec projektu Solar Orbiter.
Výzkum týmu byl publikován ve čtvrtek 14. září v Astrophysical Journal Letters.