Parker Solar Probe dezvăluie noi detalii despre soare

În scurt timp, după ce, în august 2018, Parker Solar Probe a fost lansată în spaţiu ea a devenit nava ce s-a apropiat cel mai tare de soare.

Cu instrumente ştiinţifice de ultimă oră, menite să măsoare mediul din jurul navei spaţiale, Parker Solar Probe a finalizat trei din cele 24 de treceri planificate prin regiunile neexplorate până acum a atmosferei soarelui, coroana.

Vedeţi şi: În doar o săptămână, NASA va lansa o navă spaţială menită să “atingă soarele” (7 august, 2018)

Pe 4 decembrie 2019, patru noi lucrări în revista Nature, descriu ceea ce au aflat oamenii de știință de la această explorare fără precedent a stelei noastre şi ce așteaptă cu nerăbdare să cunoască în continuare.

Aceste descoperiri dezvăluie informații noi despre comportamentul materialului şi a particulelor lansate vertiginos de soare, aducând oamenii de ştiinţă tot mai aproape de răspunsurile la întrebările fundamentale referitor la fizica stelei noastre.

În încercarea de a proteja astronauții şi tehnologiile în spațiu, informațiile acumulate de sonda Parker au dezvăluit modul în care soarele aruncă constant materialul şi energia.

Acest fapt, va ajuta oamenii de știință să rescrie modelele pe care le folosim pentru a înțelege şi prezice vremea spaţială din jurul planetei noastre şi a cunoaşte mai bine procesul creării şi evoluării stelelor.

Vedeţi şi: Recent astronomii au captat şi observat formarea unei stele masive rare

“Aceste cele dintâi date de la Parker ne prezintă steaua noastră, soarele, într-un mod nou şi surprinzător”, a declarat Thomas Zurbuchen (en), administrator asociat pentru ştiinţă la sediul NASA din Washington.

Spre deosebire de examinarea soarelui de la o distanţă mult mai mare, aceasta din apropiere, ne oferă o viziune inedită asupra fenomenelor solare importante şi a modului în care acestea ne afectează pe Pământ şi ne pune la dispoziție noi perspective pentru înţelegerea stelelor active din galaxii.

Acesta este doar începutul unui moment incredibil de interesant pentru heliofizică, cu Parker în avangarda noilor descoperiri.

Thomas Zurbuchen, om de ştiinţă de la sediul NASA din Washington.

Deși, aici de pe Pământ poate părea liniștit, în realitate el nu este nici pe departe aşa blând.

Steaua noastră este magnetic activă, declanșând explozii puternice de lumină, fluxuri de particule ce se mișcă cu viteza luminii şi nori de miliarde de tone de material magnetizat.

Toată această activitate afectează planeta noastră, injectând particule dăunătoare în spațiul unde zboară sateliţii şi astronauții noștri, perturbând semnalele de comunicații şi navigație, şi chiar — în cazul când sunt intense — declanșând întreruperi de energie.

Acest lucru se întâmplă de-a lungul întregii vieții de 5 miliarde de ani a soarelui şi va continua să profileze soarta Pământului şi ale celorlalte planete din sistemul nostru solar.

Majoritatea materialului ce scapă de la Soare este parte a vântului solar, o scurgere continuă de material solar ce scaldă întregul sistem solar.

Acest gaz ionizat, numit plasmă, poartă cu el câmpul magnetic al soarelui, întinzându-l într-o bulă uriașă ce se desfășoară pe mai mult de 18 miliarde de kilometri.

Vedeţi şi: NASA vrea să lanseze un gigantic câmp magnetic pentru a face planeta Marte locuibilă

Vântul solar dinamic

Observat în apropiere de Pământ, vântul solar este un flux relativ uniform de plasmă, cu fluctuații periodice turbulente.

Dar, până a ajunge aici, el parcurge peste 149 milioane de kilometri, iar semnele mecanismelor solare exacte ce răspund de încălzirea şi accelerarea vântului solar se pierd.

Mai aproape de sursa vântului solar, Parker Solar Probe s-a ciocnit de o situație mult mai diferită: un sistem activ şi complicat.

“Când am început să analizăm datele, complexitatea era impresionantă”, a declarat Stuart Bale (en), conducătorul principal al setului de instrumente FIELDS al Parker Solar Probe, ce studiază amploarea şi forma câmpurilor electrice şi magnetice.

Vedeţi şi: O anomalie misterioasă deasupra Africii slăbește câmpul magnetic al Pământului

Acum, eu m-am obișnuit. Dar, când arăt colegilor pentru prima dată, ei rămân șocați.

Stuart Bale

Din punctul de vedere al sondei Parker, aflată la 24 milioane de kilometri de soare, explică Bale, vântul solar este mult mai impulsiv şi instabil.

Asemeni soarelui, vântul solar este format din plasmă, în care electronii încărcaţi negativ s-au separat de ionii încărcați pozitiv, creând o mare de particule plutitoare libere cu sarcină electrică individuală.

Prezenţa acestor particule plutitoare libere, înseamnă că plasma transportă câmpuri electrice şi magnetice, iar schimbările din plasmă adesea lasă semne pe ele.

Instrumentele FIELDS, au examinat starea vântului solar, măsurând şi analizând cu atenție modul în care câmpurile electrice şi magnetice din jurul navei spațiale s-au schimbat în timp, în același timp măsurând undele din plasma din apropiere.

Aceste măsurători au arătat inversări rapide în câmpul magnetic şi jeturi de materie accelerându-se brusc — toate caracteristici a unui vânt solar mai turbulent.

Aceste detalii sunt esențiale pentru înţelegerea modului în care vântul dispersează energia pe măsură ce se îndepărtează de la soare şi de-a lungul sistemului solar.

Un tip de eveniment, a atras în special atenția echipelor științifice: inversări în direcția câmpului magnetic, ce se scurge de la soare, incorporat în vântul solar.

Aceste inversări — supranumite “switchbacks” (serpentine) — durau undeva de la câteva secunde până la câteva minute, pe măsură ce treceau peste Parker Solar Probe.

În timpul unei inversări, câmpul magnetic se biciuiește în spate până ce se îndrepta aproape direct înapoi spre soare.

Despre vânturile solare se știe de la începutul erei spațiale şi se presupunea că ele devin tot mai puternice în apropiere de astru, dar nimeni nu s-a aşteptat la astfel de turbulenţe.

Acest fapt ar putea schimba dramatic teoriile în privința modului în care se încălzeşte coroana şi vântul solar.

Vântul solar rotativ

Unele din măsurătorile efectuate de Parker Solar Probe apropie timpul când oamenii de știință vor avea răspunsurile la întrebările ce persistă zeci de ani.

Una din aceste întrebări se referă la faptul, cum vântul solar este emanat de soare.

În apropiere de Pământ, noi vedem că vânturile solare curg aproape radial — ceea ce înseamnă că ele au un curs îndreptat direct de la soare în toate direcțiile.

Dar soarele se rotește în timp ce eliberează vânturile solare; înainte de a fi eliberat, vântul solar se învârtește împreună cu el.

Locul exact unde vântul solar trece de la un flux de rotație la un flux perfect radial are implicații asupra modului în care soarele emană energia.

Găsirea acestui punct ne poate ajuta să înțelegem mai bine ciclul de viaţă a altor stele sau a formarii discurilor protoplanetare, discurile dense de gaz şi praf din jurul stelelor tinere, care în cele din urmă se îmbină în planete.

Vedeţi şi: Nașterea unei planete, a fost pentru prima dată fotografiată de astronomi

Acum, pentru prima dată — în schimb să vedem doar un flux drept aşa ca în apropiere de Pământ — Parker Solar Probe a fost capabil să observe vântul solar în timp ce el încă se rotea.

Şi pe măsură ce ce sonda se apropia de soare rotația vântului se mărea.

Intensitatea rotației a fost mult mai mare decât au prevăzut oamenii de știință.

Trecere de la un flux rotativ la unul radial, de asemenea, s-a dovedit a fi mult mai rapidă decât s-a presupus, fapt ce, până acum, a ajutat la mascarea acestor efecte, atât timp cât te afli la o distanţă atât de mare.

“Fluxul mare de rotaţie a vântului solar observat la primele contacte, a fost o adevărată senzaţie”, a spus Kasper (en).

“Deși noi am sperat să vedem în cele din urmă această mișcare de rotație mai aproape de soare, viteza mare pe care o vedem la aceste prime contacte este de aproape zece ori mai mare decât cea prevăzută de modelele standard”.

Praful de lângă soare

Datele Parker Solar Probe par să elucideze încă o întrebare, demult persistentă, referitor la zona evazivă fără praf.

Sistemul nostru solar este inundat de praf — firmituri cosmice rămase din urma coliziunilor ce au format planetele , asteroizii, cometele şi alte corpuri cerești acum miliarde de ani.

De mult timp se presupune că, în apropiere de soare acest praf va fi încălzit la temperaturi ridicate de lumina puternică a soarelui, transformându-l într-un gaz şi formând o regiune fără praf în jurul soarelui.

Pentru prima dată, datorită instrumentului de luare a imaginilor, WISPR, al lui Parker Solar Probe, s-a văzut cum praful cosmic a în început să se rărească.

Aceste imagini arată că praful începe să se rărească la puțin peste 11 milioane de kilometri de la soare, iar această rarefiere continuie constant până la limitele actuale ale măsurărilor WISPR, la puţin peste 6 milioane de kilometri de la astru.

“Această zonă fără praf a fost prezisă zeci de ani în urmă, dar nu a fost niciodată văzută până acum”, a spus Russ Howard (en), investigatorul principal al setului WISPR — prescurtare pentru Wide-field Imager for Solar Probe — de la laboratorul de Cercetări Navale din Washington, D.C.

Noi acum vedem ce se întâmplă cu praful de lângă Soare.

Russ Howard

Potrivit ratei de rarefiere, oamenii de știință așteaptă să vadă o zonă cu adevărat fără praf începând de la puțin mai mult de 3-5 milioane de kilometri de la soare — ceea ce înseamnă că Parker Solar Probe ar putea observa zona fără praf încă la începutul anului 2020, când al șaselea zbor pe lângă soare o va aduce mai aproape ca niciodată steaua noastră.

Punerea vremii spațiale sub microscop

Măsurătorile Parker Solar Probe ne-au deschis o nouă perspectivă în ceea ce privește două tipuri de evenimente meteorologice spațiale: furtunile de particule energetice şi ejectările de masă coronală.

Particulele mici — atât electroni cât şi ioni — sunt accelerate de activitatea solară, creând furtuni de particulele energetice.

Evenimentele de pe soare pot lansa aceste particule în sistemul solar aproape cu viteza luminii, ceea ce înseamnă că ele ajung la Pământ în mai puțin de o jumătate de oră.

Vedeţi şi: Două stele neutronice s-au ciocnit, clătinând universul şi aruncând cantităţi mari de aur

Aceste particule transportă multă energie, astfel încât ele pot deteriora electronica navelor spațiale şi chiar pot pune în pericol astronauții, în special pe cei aflați în spațiul deschis, departe de protecția câmpului magnetic al Pământului — iar timpul scurt de avertizare le face dificil de evitat.

Înțelegerea exactă a modului în care aceste particule sunt accelerate la viteze atât de mari este crucială.

Dar, deşi, ele ating Pământul în câteva minute, acest timp este suficient pentru ca particulele să piardă semnele proceselor ce le-au accelerat din start.

Apropiindu-se la doar câteva milioane de kilometri de soare, Parker Solar Probe poate examina aceste particule chiar în momentul după ce ele au părăsit soarele, făcând mai clar modul în care ele sunt eliberate.

Deja, instrumentele ISOIS de la Parker Solar Probe, conduse de Universitatea Princeton, au măsurat mai multe evenimente ce nu au mai fost văzute până acum — evenimente atât de mici încât toate urmele lor se pierd înainte de a ajunge pe Pământ sau la oricare dintre sateliții noștri din apropierea Pământului.

Aceste instrumente au măsurat, de asemenea, un tip rar de explozie de particule cu un număr deosebit de mare de elemente mai grele — ceea ce sugerează că ambele tipuri de evenimente pot fi mai frecvente decât au crezut anterior oamenii de ştiinţă.

“Aceasta este uimitor — chiar şi la condiții solare minime, Soarele produce mult mai multe evenimente de particule energetice minuscule decât credeam noi”, a spus David McComas (en), cercetătorul principal la setul de instrumente Integrated Science Investigation of the Sun, sau ISOIS, la Universitatea Princeton din New Jersey.

“Aceste măsurători ne vor ajuta să dezvăluim sursele, accelerarea şi transportarea particulelor energetice solare şi, prin urmare, să protejăm mai bine sateliţii şi astronauții pe viitor”.

Pe măsură ce Parker Solar Probe îşi continuă călătoria, el va mai efectua 21 de apropieri de soare, la distanţe şi mai mici, culminând cu trei orbite la doar 6,16 milioane de kilometri de suprafaţa solară.

Parker Solar ne oferă posibilitatea de a cunoaștem mai bine procesele ce au loc nu doar pe steaua noastră, dar şi pe alte stele din univers.