Solar Orbiter mbyllet në zgjidhjen e një misteri diellor 65-vjeçar

Një shtrirje kozmike dhe pak gjimnastikë e anijeve kozmike ka ofruar një matje novator që po ndihmon në zgjidhjen e misterit kozmik 65-vjeçar se pse atmosfera e diellit është kaq e nxehtë.

Atmosfera e diellit quhet korona. Ai përbëhet nga një gaz i ngarkuar elektrikisht i njohur si plazma dhe ka një temperaturë prej rreth një milion gradë Celsius.

Temperatura e tij është një mister i qëndrueshëm sepse sipërfaqja e diellit është vetëm rreth 6000 gradë. Korona duhet të jetë më e ftohtë se sipërfaqja sepse energjia e diellit vjen nga furra bërthamore në thelbin e saj, dhe gjërat natyrisht bëhen më të ftohta sa më larg që janë nga një burim nxehtësie. Megjithatë, korona është më shumë se 150 herë më e nxehtë se sipërfaqja.

Një metodë tjetër për transferimin e energjisë në plazmë duhet të jetë në punë, por çfarë?

Ka kohë që dyshohet se turbulenca në atmosferën diellore mund të rezultojë në ngrohje të konsiderueshme të plazmës në koronë. Por kur bëhet fjalë për hetimin e këtij fenomeni, fizikantët diellorë hasin në një problem praktik: është e pamundur të mbledhin të gjitha të dhënat që u nevojiten vetëm me një anije kozmike.

Ka dy mënyra për të hetuar diellin: sensori në distancë dhe matjet in-situ. Në sensorin në distancë, anija kozmike është e pozicionuar në një distancë të caktuar larg dhe përdor kamera për të parë diellin dhe atmosferën e tij në gjatësi vale të ndryshme. Për matjet in-situ, anija kozmike fluturon nëpër rajonin që dëshiron të hetojë dhe merr matje të grimcave dhe fushave magnetike në atë pjesë të hapësirës.

Të dyja qasjet kanë avantazhet e tyre. Sensimi në distancë tregon rezultatet në shkallë të gjerë, por jo detajet e proceseve që ndodhin në plazmë. Ndërkohë, matjet in-situ japin informacion shumë specifik në lidhje me proceset në shkallë të vogël në plazmë, por nuk tregojnë se si kjo ndikon në shkallën e madhe.

Për të marrë pamjen e plotë, nevojiten dy anije kozmike. Kjo është pikërisht ajo që fizikanët diellorë kanë aktualisht në formën e anijes kozmike Solar Orbiter të udhëhequr nga ESA dhe sondës diellore Parker të NASA-s. Solar Orbiter është projektuar që t’i afrohet diellit sa më shumë që të mundet dhe të kryejë operacione me sensorë në distancë, së bashku me matjet in-situ. Parker Solar Probe heq dorë kryesisht nga ndijimi në distancë i vetë diellit për t’u afruar edhe më shumë për matjet e saj in-situ.

Por për të përfituar plotësisht nga qasjet e tyre plotësuese, Parker Solar Probe do të duhej të ishte brenda fushës së shikimit të një prej instrumenteve të Solar Orbiter. Në këtë mënyrë Solar Orbiter mund të regjistrojë pasojat në shkallë të gjerë të asaj që Parker Solar Solar po mati in situ.

Daniele Telloni, studiues në Institutin Kombëtar Italian për Astrofizikën (INAF) në Observatorin Astrofizik të Torinos, është pjesë e ekipit që qëndron pas instrumentit Metis të Solar Orbiter. Metis është një koronografi që bllokon dritën nga sipërfaqja e diellit dhe bën fotografi të koronës. Ai është instrumenti i përsosur për t’u përdorur për matjet në shkallë të gjerë dhe kështu Daniele filloi të kërkonte kohë kur Parker Solar Probe do të rreshtohej.

“Shkalla e ngrohjes koronale në erën e ngadaltë diellore”, nga D. Telloni et al., është botuar në The Astrophysical Journal Letters.

Ai zbuloi se më 1 qershor 2022, dy anijet kozmike do të ishin në konfigurimin e duhur orbital – pothuajse. Në thelb, Solar Orbiter do të shikonte diellin dhe Parker Solar Probe do të ishte vetëm anash, në mënyrë joshëse afër, por vetëm jashtë fushës së shikimit të instrumentit Metis.

Ndërsa Daniele shikonte problemin, ai kuptoi se gjithçka që duhej për të sjellë në pamje Parker Solar Probe ishte pak gjimnastikë me Solar Orbiter: një rrotullim 45 gradë dhe më pas duke e drejtuar paksa larg nga dielli.

Por kur çdo manovër e një misioni hapësinor është planifikuar me kujdes paraprakisht, dhe anijet kozmike janë projektuar për të drejtuar vetëm në drejtime shumë specifike, veçanërisht kur përballen me nxehtësinë e frikshme të diellit, nuk ishte e qartë se ekipi i operacioneve të anijes kozmike do të autorizonte një gjë të tillë. një devijim. Megjithatë, pasi të gjithë ishin të qartë për kthimin e mundshëm shkencor, vendimi ishte një “po” e qartë.

Rrotullimi dhe treguesi i kompensimit shkuan përpara; Sonda diellore Parker erdhi në fushën e shikimit dhe së bashku anija kozmike prodhoi matjet e para të njëkohshme ndonjëherë të konfigurimit në shkallë të gjerë të koronës diellore dhe vetive mikrofizike të plazmës.

“Kjo punë është rezultat i kontributeve nga shumë e shumë njerëz,” thotë Daniele, i cili drejtoi analizën e grupeve të të dhënave. Duke punuar së bashku, ata ishin në gjendje të bënin vlerësimin e parë të kombinuar vëzhgues dhe in-situ të shkallës së ngrohjes koronale.

“Aftësia për të përdorur të dyja Solar Orbiter dhe Parker Solar Solar ka hapur një dimension krejtësisht të ri në këtë kërkim,” thotë Gary Zank, Universiteti i Alabama në Huntsville, SHBA, dhe një bashkëautor në punimin që rezulton.

Duke krahasuar shkallën e matur rishtazi me parashikimet teorike që janë bërë nga fizikanët diellorë gjatë viteve, Daniele ka treguar se fizikantët diellorë pothuajse me siguri kishin të drejtë në identifikimin e tyre të turbulencës si një mënyrë për të transferuar energjinë.

Mënyra specifike se si e bën këtë turbulenca nuk është e ndryshme nga ajo që ndodh kur përzieni filxhanin e kafesë në mëngjes. Duke stimuluar lëvizjet e rastësishme të një lëngu, qoftë gaz apo lëng, energjia transferohet në shkallë gjithnjë e më të vogla, e cila kulmon me shndërrimin e energjisë në nxehtësi. Në rastin e koronës diellore, lëngu gjithashtu magnetizohet dhe kështu energjia magnetike e ruajtur është gjithashtu e disponueshme për t’u shndërruar në nxehtësi.

Një transferim i tillë i energjisë magnetike dhe lëvizëse nga shkallët më të mëdha në ato më të vogla është thelbi i turbulencës. Në shkallët më të vogla, lejon që luhatjet të ndërveprojnë më në fund me grimcat individuale, kryesisht protonet, dhe t’i ngrohin ato.

Duhet më shumë punë përpara se të mund të themi se problemi i ngrohjes diellore është zgjidhur, por tani, falë punës së Daniele, fizikanët diellorë kanë matjen e tyre të parë të këtij procesi.

“Kjo është një e para shkencore. Kjo punë përfaqëson një hap të rëndësishëm përpara në zgjidhjen e problemit të ngrohjes koronale,” thotë Daniel Müller, Shkencëtar i Projektit.