Μια απεικόνιση ενός καλλιτέχνη για τη Parker Solar Probe της NASA που συλλέγει δεδομένα σχετικά με τον ήλιο.
(Εικόνα: © Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)
Ο ήλιος αρχίζει να εγκαταλείπει μερικά από τα πιο στενά προστατευμένα μυστικά του.
Τα πρώτα επιστημονικά αποτελέσματα προέρχονται από τη NASA Parker Solar Probe (PSP), το οποίο έχει πετάξει πιο γρήγορα και πιο κοντά στον ήλιο από οποιοδήποτε άλλο ανθρώπινο αντικείμενο στην ιστορία.
Οι αρχικές επιστροφές PSP, οι οποίες αναφέρονται σε τέσσερις εφημερίδες που δημοσιεύθηκαν σήμερα στο Διαδίκτυο (4 Δεκεμβρίου) στο περιοδικό Nature, αρχίζουν να σηκώνουν το πέπλο στο αστέρι της Γης, το οποίο παρέμεινε εκπληκτικά μυστήριο παρά το ότι είναι για πάντα το λαμπρότερο φως στον ουρανό μας.
"Αυτά τα τέσσερα άρθρα δείχνουν ότι, πηγαίνοντας σε μια ανεξερεύνητη περιοχή του ηλιακού συστήματος, το PSP έχει ήδη κάνει μεγάλες ανακαλύψεις", έγραψε ο Daniel Verscharen, ερευνητής στο εργαστήριο διαστημικής επιστήμης του Mullard στο University College London. Προβολές "κομμάτι στο ίδιο τεύχος της Φύσης. Ο Verscharen δεν συμμετείχε σε καμία από τις νέες μελέτες.
Φιλώντας τον ήλιο
ο Το PSP ξεκίνησε τον Αύγουστο του 2018, σε μια αποστολή 1,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων για να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα τις εσωτερικές λειτουργίες του ήλιου.
Οι επιστήμονες της αποστολής ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για την επίλυση δύο μακροχρόνιων παζλ: πώς η ροή σωματιδίων που ρέει συνεχώς από τον ήλιο, γνωστή ως ηλιακός άνεμος, επιταχύνεται στις τεράστιες ταχύτητές της. και γιατί είναι η εξωτερική ατμόσφαιρα του ήλιου ή η κορώνα πολύ πιο ζεστό από την επιφάνειά του. (Οι θερμοκρασίες Corona μπορούν να φτάσουν τους 2 εκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ ή 1,1 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Η ηλιακή επιφάνεια είναι εντελώς συγκρατημένη σε σύγκριση με τους 11.000 F ή 6.000 C.)
Το PSP αντιμετωπίζει αυτά τα ερωτήματα με αδίστακτους τρόπους η κορώνα εαυτό. Μια φορά κάθε πέντε μήνες περίπου, ο ανιχνευτής μεγεθύνει τη μαγευτική ατμόσφαιρα του ήλιου, παίρνοντας μια άνευ προηγουμένου προσεκτική ματιά στο αστέρι μας.
Αυτές οι πλησιέστερες προσεγγίσεις, ή περλιές, έχουν πάρει το PSP εντός 15 εκατομμυρίων μιλίων (24 εκατομμύρια χιλιόμετρα) από την ηλιακή επιφάνεια μέχρι σήμερα. Πριν από αυτήν την αποστολή, ο πλησιέστερος ανιχνευτής που είχε φτάσει στον ήλιο ήταν 26,55 εκατομμύρια μίλια (42,73 εκατομμύρια χλμ.) - ένα επίτευγμα που ξεκίνησε το 1976 από το σκάφος Helios 2, μια κοινή προσπάθεια των Ηνωμένων Πολιτειών και της πρώην Δυτικής Γερμανίας.
Το Helios 2 έθεσε επίσης το ρεκόρ για την ταχύτερη ταχύτητα σε σχέση με τον ήλιο, στα 153.454 mph (246.960 km / h). Αυτό το σημάδι έσπασε ο τροχός Juno Jupiter της NASA, ο οποίος έφτασε τα 165.000 mph (265.000 km / h) κατά την άφιξή του στον γίγαντα φυσικού αερίου τον Ιούλιο του 2016. Αλλά το PSP είναι τώρα ο βασιλιάς ταχύτητας: Κατά τη διάρκεια του πρώτου περάσματος του διαστημικού σκάφους, στις Νοεμβρίου. 6, 2018, η ισχυρή βαρύτητα του ήλιου επιτάχυνε το PSP σε ένα τελική ταχύτητα 213.243 mph (343.181 km / h).
Οι συνθήκες στην κορώνα είναι ακραίες, φυσικά, οπότε το PSP είναι εξοπλισμένο με κάποια βαριά θωράκιση: ασπίδα σύνθετου άνθρακα πάχους 4,5 ιντσών (11,4 εκατοστά), η οποία προστατεύει το σκάφος και τα τέσσερα επιστημονικά του όργανα από έντονη θερμότητα και ακτινοβολία.
Αυτά τα όργανα είναι το Fields Experiment (Fields), το οποίο μετρά μεταξύ άλλων ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία και κύματα. την ολοκληρωμένη επιστημονική έρευνα του ήλιου (ISoIS), η οποία χαρακτηρίζει τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα βαριά ιόντα που επιταχύνονται σε υψηλές ταχύτητες στην ατμόσφαιρα του ήλιου και πέραν αυτής · το Ευρέως πεδίου Imager for Solar Probe (WISPR), ένα σύνολο τηλεσκοπίων που απεικονίζει την κορώνα και τα περιβάλλοντα. και η έρευνα των Solar Wind Electron Alpha and Protons (SWEAP), η οποία μελετά τα πιο άφθονα συστατικά ο ηλιακός άνεμος (ηλεκτρόνια, πρωτόνια και ιόντα ηλίου).
Τα τέσσερα νέα έγγραφα αναφέρουν τι παρατηρήθηκαν από αυτά τα όργανα κατά τη διάρκεια των δύο πρώτων περσινών περασμάτων του PSP, τα οποία συνέβησαν τον Νοέμβριο του 2018 και τον Απρίλιο του 2019.
Εντοπίζοντας τον «αργό» ηλιακό άνεμο στην πηγή του
Μία από τις μελέτες, για παράδειγμα, διαπίστωσε ότι το Fields αρχίζει να παίρνει τα αγαθά με τον «αργό» ηλιακό άνεμο, ένα στοιχείο του ρεύματος που δεν ξεπερνά ποτέ τα 1,1 εκατομμύρια μίλια / ώρα (1,8 εκατομμύρια χλμ / ώρα). "Slow" είναι ένας σχετικός όρος εδώ. τα «γρήγορα» φερμουάρ του ηλιακού ανέμου σε περίπου διπλάσια ταχύτητα.
Οι επιστήμονες ήξεραν ήδη ότι ο γρήγορος ηλιακός άνεμος προέρχεται από μεγάλες στεφανιαίες τρύπες - μπαλώματα όπου η εξωτερική ατμόσφαιρα είναι πολύ πιο δροσερή και λεπτότερη από το κανονικό - κοντά στους πόλους του ήλιου. Και τα δεδομένα από τα Fields υποδηλώνουν ότι ο αργός άνεμος προέρχεται και από στεφανιαίες οπές, αλλά και από μικρότερους κοντά στον ηλιακό ισημερινό.
Τα πεδία παρατήρησαν επίσης εκπληκτικές αντιστροφές στο ηλιακό μαγνητικό πεδίο που ρέει πέρα από το διαστημικό σκάφος: Το πεδίο μερικές φορές γύρισε τον προσανατολισμό του 180 μοίρες και στη συνέχεια, μέσα σε δευτερόλεπτα ή λεπτά, αναστράφηκε ξανά.
"Αυτές οι εναλλαγές πιθανώς σχετίζονται με κάποιο είδος πίδακες πλάσματος", δήλωσε σε μια δήλωση ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και ο κύριος ερευνητής του Fields, Stuart Bale, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ. "Η δική μου αίσθηση είναι ότι αυτές οι εναλλαγές ή πίδακες, είναι κεντρικές για το πρόβλημα της ηλιακής θέρμανσης του ανέμου."
Δεδομένα από SWEAP, εν τω μεταξύ, υποδείξτε ότι τέτοιες αντιστροφές "ταξιδεύουν στροφές σχήματος S στις γραμμές πεδίου που προέρχονται από τον ήλιο", όπως το έθεσε ο Verscharen, και ότι τα flips ενισχύουν την ταχύτητα του ηλιακού ανέμου.
Ευρήματα από το ISoIS βοηθήστε να συμπληρώσετε αυτήν την αναδυόμενη εικόνα. Τα δεδομένα του οργάνου δείχνουν ότι χρειάζονται ενεργητικά ηλιακά σωματίδια περισσότερο από ό, τι αναμενόταν προηγουμένως για να φτάσουν στο PSP, ίσως επειδή ταξιδεύουν κατά μήκος των εκπληκτικά γραμμών σχήματος S.
Το ISoIS εντόπισε επίσης πολλαπλές εκρήξεις σωματιδίων που δεν είναι αρκετά δραματικές για να παρατηρηθούν από όργανα εδώ στη Γη.
"Είναι καταπληκτικό - ακόμη και σε ελάχιστες ηλιακές συνθήκες, ο ήλιος παράγει πολύ περισσότερα μικροσκοπικά ενεργειακά γεγονότα σωματιδίων από ό, τι φανταζόμασταν ποτέ", δήλωσε σε δήλωσή του ο David McComas από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, κύριος ερευνητής και επικεφαλής συγγραφέας μιας από τις νέες μελέτες. (Η ηλιακή δραστηριότητα κηρύσσεται και μειώνεται σε έναν κύκλο 11 ετών, και το αστέρι μας βρίσκεται επί του παρόντος σε μια σχετικά ανενεργή φάση.)
"Αυτές οι μετρήσεις θα μας βοηθήσουν να αποκαλύψουμε τις πηγές, την επιτάχυνση και τη μεταφορά ηλιακών ενεργειακών σωματιδίων και τελικά να προστατεύσουμε καλύτερα τους δορυφόρους και τους αστροναύτες στο μέλλον", πρόσθεσε ο ΜακΚόμας.
Και το WISPR δίνει στους επιστήμονες μια πιο ξεκάθαρη εικόνα του ήλιου, της κορώνας και της σύνθετης περιοχής που περιτριγυρίζει αμέσως το άστρο μας. Οι εικόνες του WISPR συμβάλλουν στη σωστή ρύθμιση των πληροφοριών που συλλέγονται από τα άλλα μέσα και παράγουν επίσης ιδέες.
Για παράδειγμα, το τέταρτη νέα μελέτη αναφέρει, οι φωτογραφίες του WISPR παρέχουν κάποια στοιχεία για μια ζώνη χωρίς σκόνη κοντά στον ήλιο, η οποία έχει τεκμηριωθεί αλλά δεν έχει εντοπιστεί ακόμη άμεσα. "Οι λεπτομερείς εικόνες από το PSP δείχνουν επίσης χωρικές παραλλαγές στον ηλιακό άνεμο που είναι συνεπείς με παραλλαγές στο μαγνητικό πεδίο του ήλιου στην επιφάνειά του, και αποκαλύπτουν μικρές σταγόνες πλάσματος που εκτοξεύονται από τον ήλιο και αποτελούν μέρος του νέου ηλιακού ανέμου, "Έγραψε ο Verscharen.
Τα καλύτερα έρχονται
Η απάντηση του ηλιακού ανέμου είναι μερική αυτή τη στιγμή και εξακολουθεί να μην είναι σαφές πώς ακριβώς η θερμότητα θερμαίνεται τόσο δραματικά (αν και τα νέα αποτελέσματα παρέχουν μερικές ενδιαφέρουσες ενδείξεις). Αλλά η ομάδα του PSP έχει αρκετό χρόνο για να συμπληρώσει τα κενά, γιατί αυτά τα πρόσφατα δημοσιευμένα αποτελέσματα είναι μόνο η αρχή. Το διαστημικό σκάφος έχει σχεδιαστεί για να συνεχίσει να μελετά τον ήλιο έως το 2025, και τα περάσματά του θα συνεχίζουν να πλησιάζουν και να πλησιάζουν, χάρη στις τροχιές Αφροδίτη.
Η τελική επιστημονική τροχιά του PSP, για παράδειγμα, θα φτάσει σε απόσταση μόλις 3,83 εκατομμυρίων μιλίων (6,16 εκατομμύρια χιλιόμετρα) από την ηλιακή επιφάνεια και θα έχει τελικές ταχύτητες περίπου 430.000 mph (690.000 km / h).
Και αυτές οι μελλοντικές στενές προσεγγίσεις θα γίνουν πιο συχνές, επειδή η διαδρομή του PSP γύρω από τον ήλιο θα συρρικνωθεί. Η τροχιακή περίοδος του καθετήρα είναι επί του παρόντος περίπου 150 ημέρες στη Γη, αλλά θα είναι 88 ημέρες μέχρι το τέλος της αποστολής.
Η διάρκεια αυτής της αποστολής θα επιτρέψει στην ομάδα του PSP να μελετήσει τον ήλιο σε διάφορα στάδια του 11ετούς κύκλου δραστηριότητάς της. Έτσι, το διαστημικό σκάφος που φιλάει τον ήλιο θα πρέπει να συγκεντρώσει δέσμες ενδιαφέρων δεδομένων που κρατούν τους ερευνητές απασχολημένους για πολύ καιρό ακόμη.
"Αναμένεται ότι τα δεδομένα PSP θα καθοδηγήσουν την κατανόησή μας για τον ήλιο και τον ηλιακό άνεμο για πολλά χρόνια", έγραψε ο Verscharen. "Νέα μοντέλα και θεωρίες θα παρακινηθούν από τις ανακαλύψεις του διαστημικού σκάφους και αυτή η γνώση θα μεταφερθεί σε άλλα αστέρια και αστροφυσικά πλάσματα σε όλο το σύμπαν."
- Εδώ μοιάζει η Γη όταν κατευθύνεστε στον Ήλιο
- Solar Quiz: Πόσο καλά γνωρίζετε τον Ήλιο μας;
- Ξεκινήστε φωτογραφίες! Η Parker Solar Probe της NASA εκτοξεύεται για να αγγίξει τον ήλιο
Αυτή η ιστορία ενημερώθηκε στις 2 μ.μ. EST για να συμπεριλάβει μια δήλωση από τον David McComas.
Το βιβλίο του Mike Wall για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής, "Εκεί έξω"(Grand Central Publishing, 2018; εικονογραφημένο από Karl Tate), είναι έξω τώρα. Ακολουθήστε τον στο Twitter @michaeldwall. Ακολουθήστε μας στο Twitter @Spacedotcom ή Facebook.
