Космическият кораб Solar Orbiter открива малки самолети, които могат да захранват слънчевия вятър

Европейска космическа агенция/НАСА Космическият кораб Solar Orbiter е открил голям брой малки струи материал, излизащи от външната атмосфера на слънцето. Всяка струя продължава между 20 и 100 секунди и изгасва плазма при около 100 km/s (60 mph) или 360 000 km/h (220 000 mph). Тези струи може да са дългоочакваният източник на слънчевия вятър.

Разбиране на слънчевия вятър

Слънчевият вятър се състои от заредени частици, известни като плазма, които постоянно излизат от слънцето. Той се разпространява навън през междупланетното пространство, блъскайки се във всичко по пътя си. Когато слънчевият вятър се сблъска с магнитното поле на Земята, той произвежда полярното сияние.

Въпреки че слънчевият вятър е основна характеристика на слънцето, разбирането как и къде се генерира близо до слънцето се оказа неуловимо и е основен фокус на изследване от десетилетия. Сега, със своите превъзходни инструменти, Solar Orbiter ни направи важна крачка напред.

Тази мозайка от изображения показва множество малки струи материал, излизащи от външната атмосфера на слънцето. Изображенията идват от космическия кораб ESA/NASA Solar Orbiter. Те се появяват като тъмни ивици по повърхността на Слънцето в тази мозайка. Изображенията са „негативи“, което означава, че въпреки че струите са показани като тъмни, те са ярки светкавици на повърхността на Слънцето. Кредит на изображението: ESA/NASA/Solar Orbiter/EUI Team; Благодарности: Lakshmi Pradeep Cheetah, Институт Макс Планк за изследване на слънчевата система, CC BY-SA 3.0 IGO

Изображение с висока разделителна способност на слънчевата повърхност

Данните идват от Extreme Ultraviolet Imager Instrument (EUI) на Solar Orbiter. Изображенията на южния полюс на слънцето, направени от EUI на 30 март 2022 г., разкриват набор от слаби, краткотрайни характеристики, свързани с малки струи плазма, изхвърлени от слънчевата атмосфера.

„Успяхме да открием тези малки струи само поради безпрецедентните изображения с висока разделителна способност и висока честота, произведени от EUI“, казва Лакшми Прадип Чита, Институт Макс Планк за изследване на слънчевата система, Германия, и водещ автор на статията, описваща това работа. . По-специално, изображенията са направени в екстремния ултравиолетов канал на камерата с висока разделителна способност на EUI, която наблюдава слънчева плазма при милионна величина при дължина на вълната от 17,4 нанометра.

От особен интерес е фактът, че анализът показва, че тези характеристики са причинени от изхвърлянето на плазма от слънчевата атмосфера.

Този филм е създаден въз основа на наблюдения, направени от космическия кораб ESA/NASA Solar Orbiter на 30 март 2022 г., между 04:30 и 04:55. UTCПреди това беше пуснат миналата година. Показва коронална дупка близо до южния полюс на слънцето. Последващият анализ разкри, че по време на наблюдението са изстреляни много малки самолети. Те се появяват като малки проблясъци светлина, блестящи върху изображението. Всеки от тях изхвърля заредени частици, известни като плазми, в космоса. Кръгът показва размера на Земята спрямо мащаба. Кредит на изображението: ESA/NASA/Solar Orbiter/EUI Team; Благодарности: Lakshmi Pradeep Cheetah, Институт Макс Планк за изследване на слънчевата система

Магнитни структури и слънчев вятър

Изследователите знаят от десетилетия, че голяма част от слънчевия вятър е свързан с магнитни структури, наречени коронални дупки, региони, където магнитното поле на слънцето не се връща към слънцето. Вместо това магнитното поле се простира дълбоко в Слънчевата система.

Плазмата може да тече по „отворени“ линии на магнитното поле, насочвайки се към слънчевата система, създавайки слънчевия вятър. Но въпросът беше: как е изстреляна плазмата?

Традиционното предположение беше, че тъй като короната е гореща, тя естествено ще се разшири и част от нея ще избяга по линиите на полето. Но тези нови открития разглеждат коронална дупка, която е била разположена на южния полюс на слънцето, и откритите отделни струи оспорват предположението, че слънчевият вятър се произвежда само в непрекъснат, постоянен поток.

„Едно откритие тук е, че този поток не е много равномерен и повсеместното разпространение на струите предполага, че слънчевият вятър от короналните дупки може да произхожда като много спорадичен поток“, казва Андре Жуков, Кралската обсерватория на Белгия. , сътрудник на работата, който ръководи кампанията за мониторинг на Solar Orbiter.

Мисията Solar Orbiter на Европейската космическа агенция ще се сблъска със слънцето от орбитата на Меркурий в най-близката му точка. Източник: ESA/ATG medialab

Енергиен анализ на самолета

Енергията, свързана с всяка отделна равнина, е малка. В горния край на коронарните явления са слънчеви изригвания от клас X, а в долния край са така наречените наноизбухвания. Има милиард пъти повече енергия в X факела, отколкото в нано факела. Малките струи, открити от Solar Orbiter, са по-малко енергийни от това, излъчвайки около хиляда пъти по-малко енергия от наноизбухване и насочвайки по-голямата част от тази енергия към изхвърляне на плазма.

Тяхната повсеместност, която показват новите наблюдения, показва, че те изхвърлят голяма част от материала, който виждаме в слънчевия вятър. Възможно е да има по-малки, по-чести събития, които правят повече.

„Мисля, че това е важна стъпка към намирането на нещо на диска, което определено допринася за слънчевия вятър“, казва Дейвид Бергманс, Кралска обсерватория на Белгия и главен изследовател на EUI.

Бъдещи наблюдения и по-широки последици

В момента Solar Orbiter все още обикаля около Слънцето близо до екватора. И така, при тези наблюдения, EUI гледа през Южния полюс под ъгъл на паша.

„Трудно е да се измерят някои от свойствата на тези малки джетове, когато се гледат от ръба, но след няколко години ще ги видим от различна гледна точка от всички други телескопи или обсерватории, така че това трябва да ни помогне много, “ той казва. Даниел Мюлер, учен по проекта на ESA за Solar Orbiter.

Това е така, защото с напредването на мисията ще продължи и космическият кораб Орбитата му постепенно се накланя към полярните региони. Междувременно активността на Слънцето ще напредне през слънчевия цикъл и короналните дупки ще започнат да се появяват на различни географски ширини, предоставяйки уникална нова перспектива.

Всички участници ще бъдат развълнувани да видят какви нови прозрения могат да съберат, тъй като тази работа се простира далеч отвъд нашата слънчева система.

Слънцето е единствената звезда, чиято атмосфера можем да наблюдаваме толкова подробно, но е вероятно същият процес да се случва и с други звезди. Това превръща тези наблюдения в откритие на фундаментален астрофизичен процес.

Справка: „Picoflare Jets Powering the Solar Wind Emerging from a Coronal Hole on the Sun“ от LP Chitta, AN Zhukov, D. Berghmans, H. Peter, S. Parenti, S. Mandal, R. Aznar Cuadrado, U. Schühle, Л. Триака, Ф. Ошер, К. Бързински, Е. Бушлин, Л.; Хара, Е. Kreikamp, ​​​​DM, Long, L. Родригес, К. Шваниц, Б. Дж. Смит, К. Verbeek, DB Seton, 24 август 2023 г., наличен тук. науки.
doi: 10.1126/science.ade5801

Solar Orbiter е космическа мисия на международно сътрудничество между Европейската космическа агенция и НАСА и се управлява от Европейската космическа агенция.