Sonda Parker Solar Probe bada koronę słoneczną

Zanurzając się w koronie słonecznej, należąca do NASA sonda Parker Solar Probe wykluczyła zagięcia w kształcie litery S w polu magnetycznym Słońca jako przyczynę wysokich temperatur tam panujących.

Jak tłumaczą astronomowie, przypominająca koronę atmosfera Słońca może być 200 razy gorętsza niż powierzchnia Słońca, mimo że znajduje się dalej od źródła ciepła w jądrze Słońca, niż np. powierzchnia gwiazdy. To, w jaki sposób ciepło korony pozornie wymyka się fizyce, od dziesięcioleci stanowi zagadkę dla naukowców, ponieważ ta wiązka naładowanych cząstek i plazmy porusza się wystarczająco szybko, aby uciec przed przyciąganiem grawitacyjnym naszej gwiazdy i przemierzać Układ Słoneczny w postaci wiatru słonecznego.

Aby rozwikłać tę zagadkę, NASA zbudowała sondę Parker Solar Probe, której zadaniem jest zagłębienie się w koronę słoneczną i odnalezienie jej źródła ciepła. Statek kosmiczny został wyposażony w zestaw instrumentów zaprojektowanych, do bezpośredniego pomiaru gęstości, temperatury i przepływu plazmy korony.

Kiedy sonda po raz pierwszy zbliżyła się do Słońca, wykryła setki zakrętów w kształcie litery S w polu magnetycznym Słońca – nazwanych switchbacks w odniesieniu do tego, jak na krótko odwracają kierunek pola magnetycznego. Niektórym naukowcom zakręty te wydawały się obiecującymi źródłami ciepła korony i wiatru słonecznego. Ich silne wygięcie w kształcie litery S przechowywało dużo energii magnetycznej, która prawdopodobnie została uwolniona do otaczającej plazmy.

„Ta energia musi gdzieś trafić i może przyczynić się do ogrzania korony i przyspieszenia wiatru słonecznego” – powiedział Mojtaba Akhavan-Tafti z University of Michigan.

Ale aby ogrzać koronę, zmiany w polu magnetycznym w kształcie litery S, muszą się przez nią przemieszczać, więc poznanie, gdzie one powstają, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ich wpływu na temperaturę korony. Po przeanalizowaniu danych z pierwszych 14 okrążeń sondy Parker Solar Probe wokół Słońca, zespół badawczy odkrył, że podczas gdy switchbacks są powszechne w wietrze słonecznym w pobliżu Słońca, nie występują wewnątrz korony.

Naukowcy wciąż nie są zgodni co do przyczyn powstawania tych zmian w polu magnetycznym. Niektórzy uważają, że jest ono wyginane przez turbulencje w wietrze słonecznym poza koroną. Inni uważają, że switchbacks rozpoczynają swoją podróż na powierzchni gwiazdy, gdy linie i pętle pola magnetycznego wybuchowo zderzają się i łączą w wygięte kształty.

Wyniki nowego badania naukowców z University of Michigan, które zostały opublikowane w The Astrophysical Journal Letters, wykluczają tę drugą hipotezę. Jeśli switchbacks powstały w wyniku zderzenia pól magnetycznych na powierzchni Słońca, powinny być jeszcze bardziej powszechne wewnątrz korony. Jednak astronomowie uważają, że zderzenia magnetyczne mogą nadal odgrywać pośrednią rolę w powstawaniu tych zmian w kształcie S i ogrzewaniu korony.

„Nasza teoria może wypełnić lukę między dwiema szkołami myślenia na temat mechanizmów generowania zmian w polu magnetycznym w kształcie litery S. Podczas gdy muszą one powstawać poza koroną, wewnątrz niej może istnieć mechanizm wyzwalający, który powoduje ich powstawanie w wietrze słonecznym” – tłumaczy Akhavan-Tafti.

Kiedy pola magnetyczne zderzają się na powierzchni Słońca, wibrują i wysyłają fale w przestrzeń kosmiczną. Jednocześnie energia ze zderzeń tworzy bardzo szybkie strumienie plazmy w wietrze słonecznym.

Astronomowie uważają, że szybka plazma zniekształca fale magnetyczne w wietrze słonecznym. Jeśli niektóre z nich rozproszą się w atmosferze słonecznej, zanim przybiorą kształt S, mogą również odgrywać rolę w ogrzewaniu korony. Mechanizmy, które powodują powstawanie switchbacks, mogą ogrzewać zarówno koronę, jak i wiatr słoneczny. Zdaniem naukowców dalsze badania za pomocą Parker Solar Probe pomogą zgłębić tę tajemnicę.

Emil Gołoś