Παρασκευή, 6 Δεκεμβρίου 2019

Οι πρώτες αποκαλύψεις του σκάφους Parker Solar Probe από τον Ήλιο. NASA's Parker Solar Probe Sheds New Light on the Sun

Το σκάφος Parker Solar Probe της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), που εκτοξεύθηκε τον Αύγουστο του 2018 και έχει αρχίσει να μελετά τον Ήλιο από κοντινότερη απόσταση σε σχέση με κάθε άλλο στο παρελθόν, άρχισε να στέλνει τα πρώτα αποκαλυπτικά στοιχεία που φωτίζουν τα αρκετά ακόμη μυστήρια του άστρου μας. NASA's Parker Solar Probe mission has returned unprecedented data from near the Sun, culminating in new discoveries published on Dec. 4, 2019, in the journal Nature. Among the findings are new understandings of how the Sun's constant outflow of material, the solar wind, behaves. Seen near Earth -- where it can interact with our planet's natural magnetic field and cause space weather effects that interfere with technology -- the solar wind appears to be a relatively uniform flow of plasma. But Parker Solar Probe's observations reveal a complicated, active system not seen from Earth. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Η μελέτη των στοιχείων αυτών θα βοηθήσει, μεταξύ άλλων, στην καλύτερη πρόγνωση του διαστημικού «καιρού», καθώς επίσης στην κατανόηση της συμπεριφοράς άλλων άστρων στο σύμπαν.

Το σκάφος, με μέγεθος αυτοκινήτου και κόστος ενάμισι δισεκατομμυρίου δολαρίων, έχει ήδη κάνει τρεις κοντινές διελεύσεις από τον Ήλιο (η επόμενη είναι τον Ιανουάριο) και έχει πλησιάσει σε απόσταση έως 24 εκατομμυρίων χιλιομέτρων.

Μέσα στην επόμενη εξαετία θα συμπληρώσει 24 διελεύσεις και θα πλησιάσει σε απόσταση έως 6,1 εκατ. χλμ., επτά φορές πιο κοντά από κάθε άλλη διαστημοσυσκευή (το προηγούμενο ρεκόρ ηλιακής προσέγγισης κατείχε το σκάφος Helios 2 από το 1976).

Οι πρώτες αποκαλύψεις

Parker Solar Probe observed switchbacks — traveling disturbances in the solar wind that caused the magnetic field to bend back on itself — an as-yet unexplained phenomenon that might help scientists uncover more information about how the solar wind is accelerated from the Sun. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez

Ήταν γνωστό ότι ο ηλιακός «άνεμος» - το ρεύμα των φορτισμένων σωματιδίων που εκρέουν συνεχώς από τον Ήλιο- επιταχύνεται καθώς αφήνει το εξωτερικό στρώμα του άστρου μας. Όμως οι νέες μετρήσεις δείχνουν ότι η επιτάχυνση του ανέμου είναι ακόμη μεγαλύτερη της αναμενόμενης.

Parker Solar Probe has made new observations of energetic particles — like those seen here impacting a detector on ESA and NASA's Solar and Heliospheric Observatory — which will help scientists better understand how these events are accelerated. Credits: ESA/NASA/SOHO

Μια από «τις πραγματικά μεγάλες εκπλήξεις», όπως είπαν οι επιστήμονες της αποστολής που έκαναν τέσσερις σχετικές δημοσιεύσεις στο περιοδικό «Nature» -είναι η ανίχνευση ξαφνικών πολύ ισχυρών αυξήσεων στην ταχύτητα του ηλιακού ανέμου, τόσο βίαιων που το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου αναστρέφεται κατά 180 μοίρες και μετά από λίγο επιστρέφει στην αρχική θέση του. Τα ηλιακά σωματίδια φαίνεται να εκτινάσσονται μάλλον με εκρηκτικό τρόπο κατά κύματα, παρά να εκρέουν με μια σταθερή ροή.

NASA's Parker Solar Probe observed a slow solar wind flowing out from the small coronal hole – the long, thin black spot seen on the left side of the Sun in this image captured by NASA's Solar Dynamics Observatory – on October 27, 2018. While scientists have long known that fast solar wind streams flow from coronal holes near the poles, they have not yet conclusively identified the source of the Sun's slow solar wind. Credits: NASA/SDO

Ο Ήλιος παράγει ένα γρήγορο άνεμο με ταχύτητα 500 έως 1.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο και έναν πιο αργό που ταξιδεύει στο διάστημα με λιγότερα από 500 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Ο πρώτος πηγάζει από γιγάντιες «τρύπες» στο ηλιακό στέμμα κοντά στους δύο πόλους. Ο πιο μυστηριώδης αργός άνεμος φαίνεται να προέρχεται και αυτός από μικρότερες τρύπες στο στέμμα, οι οποίες βρίσκονται κοντά στον ισημερινό του και έως τώρα ήταν άγνωστες. Οι τρύπες αυτές είναι πιο κρύες και λιγότερο πυκνές σε σχέση με την υπόλοιπη επιφάνεια του Ήλιου.

Ακόμη, βρέθηκε ότι ο ηλιακός άνεμος κινείται γύρω από τον Ήλιο πολύ ταχύτερα από ό,τι νόμιζαν έως τώρα οι επιστήμονες, με ταχύτητα 35 έως 50 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Η ανακάλυψη θα βοηθήσει τις προγνώσεις του διαστημικού καιρού, δηλαδή πότε μια επικίνδυνη έκρηξη ακτινοβολίας του Ήλιου μπορεί να φθάσει στη Γη.

Parker Solar Probe saw cosmic dust (illustrated here) — scattered throughout our solar system — begin to thin out close to the Sun, supporting the idea of a long-theorized dust-free zone near the Sun. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger

Όπως αναμενόταν, βρέθηκε πολλή λεπτή σκόνη στην περιοχή κοντά στον Ήλιο, η οποία εκτιμάται ότι προέρχεται από απομεινάρια αστεροειδών και κομητών που πλησίασαν το άστρο αρκετά για να διαλυθούν.

Όμως όσο πλησιάζει κανείς τον Ήλιο, τόσο αυτή η σκόνη αραιώνει, με αποτέλεσμα σε απόσταση περίπου τεσσάρων εκατομμυρίων χιλιομέτρων από αυτόν να μην υπάρχει καθόλου σκόνη.

Ανθεκτικό

Parker Solar Probe's imagers look out sideways from behind the spacecraft's heat shield, watching structures as they develop in the corona. Credits: NASA/JHUAPL/Naval Research Lab/Parker Solar Probe

Μέχρι στιγμής το Parker Solar Probe έχει αντέξει την ακραία θερμότητα της «ατμόσφαιρας» του Ήλιου, του λεγόμενου στέμματος, αλλά όταν φθάσει στο πιο κοντινό σημείο η θερμική ασπίδα του πάχους 11,4 εκατοστών θα πρέπει να τα βγάλει πέρα με θερμοκρασίες της τάξης των 1.400 βαθμών Κελσίου.

Guardian graphic. Source: The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Μια βασική ερώτηση που περιμένει επιστημονική απάντηση, είναι γιατί η επιφάνεια του Ήλιου έχει θερμοκρασία μόνο 6.000 βαθμών Κελσίου, ενώ η ατμόσφαιρα (το στέμμα) του φθάνει το 1,1 εκατομμύριο βαθμούς (θα περίμενε κανείς να έχει μικρότερη θερμοκρασία από την επιφάνεια).