Τον Αύγουστο του 2018, η ερευνητική διαστημοσυσκευή Parker Solar Probe της NASA ξεκίνησε για το διάστημα, και έγινε το πρώτο ερευνητικό διαστημικό σκάφος που πλησίασε τόσο πολύ το μητρικό μας άστρο.
Η διαστημοσυσκευή Parker Solar Probe. Εικόνα: NASA / Johns Hopkins APL
Με επιστημονικά όργανα αιχμής για τη μέτρηση του περιβάλλοντος γύρω από το διαστημικό σκάφος, το Parker Solar Probe ολοκλήρωσε τρία από τα 24 προγραμματισμένα περάσματα του μέσα από τις μέχρι εκείνη τη στιγμή ανεξερεύνητες περιοχές της ατμόσφαιρας του Ήλιου, το Ηλιακό Στέμμα. Στις 4 Δεκεμβρίου του 2019, τέσσερα νέα άρθρα στο περιοδικό Nature περιγράφουν τι γνώσεις έχουν αποκομίσει οι επιστήμονες από αυτή την άνευ προηγουμένου εξερεύνηση του μητρικού μας αστέρα - αλλά και τι προσδοκούν για την απόκτηση νέων δεδομένων.
Τα ευρήματα αυτά αποκαλύπτουν νέες πληροφορίες σχετικά με τη συμπεριφορά της ύλης και των σωματιδίων που απομακρύνονται από τον Ήλιο, φέρνοντας τους επιστήμονες πιο κοντά στην απάντηση σε θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με τη φυσική του άστρου μας. Στην προσπάθεια να προστατευτούν οι αστροναύτες και η τεχνολογία στο διάστημα, οι πληροφορίες που ανακάλυψε το Parker Solar Probe σχετικά με τον τρόπο που ο Ήλιος συνεχώς εκτοξεύει ύλη και ενέργεια θα βοηθήσει τους επιστήμονες να ξανασυντάξουν τα μοντέλα που χρησιμοποιούν για την κατανόηση και την πρόβλεψη του λεγόμενου Διαστημικού καιρού γύρω από τον πλανήτη μας, καθώς και την κατανόηση της διαδικασίας σχηματισμού και εξέλιξης των αστέρων.
"Αυτά τα πρώτα στοιχεία από το Parker Solar Probe αποκαλύπτουν το αστέρι μας, τον Ήλιο, με νέους και εκπληκτικούς τρόπους", δήλωσε ο Thomas Zurbuchen, συνεργαζόμενος διαχειριστής για την επιστήμη στα κεντρικά γραφεία της NASA στην Ουάσινγκτον. "Η παρατήρηση του Ήλιου από κοντά και όχι από πολύ μεγάλη απόσταση μας δίνει μια άνευ προηγουμένου άποψη για σημαντικά ηλιακά φαινόμενα, πώς αυτά επηρεάζουν τη Γη, καθώς λαμβάνουμε νέες γνώσεις σχετικές με την κατανόηση των ενεργών αστέρων σε όλους τους γαλαξίες. Είναι μόνο η αρχή μιας εξαιρετικά συναρπαστικής εποχής για την Ηλιακή Φυσική με το Parker Solar Probe να πρωτοστατεί στις νέες ανακαλύψεις".
Παρόλο που ίσως να φαίνεται ήρεμος σε εμάς εδώ στη Γη, ο Ήλιος είναι οτιδήποτε άλλο παρά ήσυχος. Το μητρικό μας αστέρι είναι μαγνητικά ενεργό, απελευθερώνοντας ισχυρές εκρήξεις φωτός, στέλνοντας καταιγισμούς σωματιδίων τα οποία κινούνται κοντά στην ταχύτητα του φωτός, καθώς και νέφη μαγνητισμένου υλικού βάρους δισεκατομμυρίων τόνων. Όλη αυτή η δραστηριότητα επηρεάζει τον πλανήτη μας, εισάγοντας βλαβερά σωματίδια στο διάστημα όπου κινούνται οι δορυφόροι και οι αστροναύτες μας, διακόπτοντας τα σήματα επικοινωνίας και πλοήγησης και ακόμη και - όταν τα φαινόμενα αυτά έχουν ένταση - επιφέροντας διακοπές ρεύματος. Αυτό συμβαίνει σε ολόκληρη την διάρκεια ζωής του Ηλίου, που είναι 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Ο Ήλιος θα συνεχίσει να διαμορφώνει στο μέλλον το πεπρωμένο της Γης και των άλλων πλανητών στο Ηλιακό μας σύστημα.
Η αποστολή Parker Solar Probe της NASA έστειλε στη Γη πρωτοφανή στοιχεία από περιοχές κοντά στον Ήλιο, με αποκορύφωμα τις νέες ανακαλύψεις οι οποίες δημοσιεύθηκαν στις 4 Δεκεμβρίου του 2019 στο περιοδικό Nature. Μεταξύ των ευρημάτων υπάρχουν νέες αντιλήψεις για το πώς συμπεριφέρεται η σταθερή εκροή ύλης, ο λεγόμενος Ηλιακός άνεμος. "Κοιτώντας" κοντά στη Γη - όπου ο 'Ήλιος μπορεί να αλληλεπιδράσει με το φυσικό μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας και να προκαλέσει φαινόμενα διαστημικών καιρικών συνθηκών που παρεμβαίνουν στην τεχνολογία - ο ηλιακός άνεμος φαίνεται να είναι μια σχετικά ομοιόμορφη ροή πλάσματος. Αλλά οι παρατηρήσεις του Parker Solar Probe αποκαλύπτουν ένα περίπλοκο, ενεργό σύστημα το οποίο δεν φαίνεται από τη Γη. Βίντεο: NASA’s Goddard Space Flight Center
"Ο Ήλιος γοητεύει την ανθρωπότητα σε ολόκληρη την ύπαρξή της", δήλωσε ο Nour E. Raouafi, επιστήμονας προγραμμάτων για το Parker Solar Probe στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Johns Hopkins (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory) στο Λόρελ, του Μέριλαντ, το οποίο δημιούργησε και διαχειρίζεται την αποστολή αυτή της NASA. "Έχουμε μάθει πολλά για το αστέρι μας τις τελευταίες δεκαετίες, αλλά πραγματικά χρειαζόμασταν μια αποστολή όπως το Parker Solar Probe για να μπει στην ατμόσφαιρα του Ήλιου. Μόνο εκεί μπορούμε πραγματικά να μάθουμε τις λεπτομέρειες αυτών των σύνθετων ηλιακών διαδικασιών. Και αυτό που έχουμε μάθει μόνο σε αυτές τις τρεις ηλιακές τροχιές αυτής της διαστημοσυσκευής, έχει αλλάξει πολλά από αυτά που γνωρίζουμε για τον Ήλιο. "
Αυτό που συμβαίνει στον Ήλιο είναι κρίσιμο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο διαμορφώνεται το διάστημα γύρω μας. Το μεγαλύτερο μέρος του υλικού που διαφεύγει από τον Ήλιο είναι μέρος του ηλιακού ανέμου, μια συνεχής εκροή ηλιακού υλικού το οποίο λούζει ολόκληρο το Ηλιακό μας σύστημα. Αυτό το ιονισμένο αέριο, το οποίο ονομάζεται πλάσμα, μεταφέρει μαζί του το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου, "τεντώνοντας" το μέσα από το ηλιακό σύστημα σε μια γιγάντια φούσκα που εκτείνεται σε περισσότερα από 10 δισεκατομμύρια μίλια.
Ο δυναμικός ηλιακός άνεμος
Παρατηρημένος από τη Γη, ο ηλιακός άνεμος είναι μια σχετικά ομοιόμορφη ροή πλάσματος, με περιστασιακές ταραχώδεις αναταραχές, ο οποίος ταξιδεύει στο διάστημα, και μέχρι τη Γη για πάνω από ενενήντα εκατομμύρια μίλια - οι υπογραφές για τους ακριβείς μηχανισμούς του Ήλιου για τη θέρμανση και την επιτάχυνση του ηλιακού ανέμου μέχρι να φθάσουν στον πλανήτη μας εξαφανίζονται. Όμως, πιο κοντά στην πηγή του ηλιακού ανέμου, το Parker Solar Probe είδε μια πολύ διαφορετική εικόνα: ένα περίπλοκο, ενεργό σύστημα.
"Η πολυπλοκότητα ήταν συναρπαστική όταν αρχίσαμε να εξετάζουμε τα δεδομένα", δήλωσε ο Stuart Bale, από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Μπέρκλεϊ, επικεφαλής της σουίτας οργάνων FIELDS του Parker Solar Probe, η οποία μελετά την κλίμακα και το σχήμα των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. "Τώρα, το έχω συνηθίσει. Αλλά όταν τα παρουσίασα στους συναδέλφους μου για πρώτη φορά, απλά έμειναν άφωνοι ". Από τη πλεονεκτική θέση του Parker στα 15 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο, εξήγησε ο Bale, ο ηλιακός άνεμος είναι πολύ πιο παρορμητικός και ασταθής από ότι παρατηρούμε κοντά στη Γη.
Όπως και ο ίδιος ο Ήλιος, ο ηλιακός άνεμος αποτελείται από πλάσμα, όπου τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια έχουν διαχωριστεί από τα θετικά φορτισμένα ιόντα, δημιουργώντας μια θάλασσα από ελεύθερα επιπλέοντα σωματίδια με μεμονωμένο ηλεκτρικό φορτίο. Αυτά τα ελεύθερα επιπλέοντα σωματίδια δείχνουν ότι το πλάσμα μεταφέρει ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, και οι αλλαγές του αφήνουν συχνά σημάδια στα πεδία αυτά. Τα όργανα FIELDS αξιολόγησαν την κατάσταση του ηλιακού ανέμου μετρώντας και προσεκτικά αναλύοντας πώς άλλαξαν τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία γύρω από τη διαστημοσυσκευή με την πάροδο του χρόνου, μαζί με τα κύματα μέτρησης στο κοντινό σε αυτήν πλάσμα.
Οι μετρήσεις αυτές έδειξαν γρήγορες αναστροφές στο μαγνητικό πεδίο του Ηλίου και ξαφνικούς, πίδακες ύλης οι οποίοι είχαν πολύ γρήγορη κίνηση - όλα τα χαρακτηριστικά που κάνουν τον ηλιακό άνεμο περισσότερο ταραχώδη. Αυτές οι λεπτομέρειες είναι βασικές για την κατανόηση του πώς ο ηλιακός άνεμος διασκορπίζει ενέργεια καθώς ρέει μακριά από τον Ήλιο και σε όλο το Ηλιακό μας σύστημα.
Ειδικότερα ένας τύπος φαινομένου τράβηξε την προσοχή των επιστημονικών ομάδων: στρέφεται προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, που εκρέει από τον Ήλιο, ενσωματωμένο στον ηλιακό άνεμο. Αυτές οι αναστροφές (switchbacks) διαρκούν οπουδήποτε από μερικά δευτερόλεπτα έως μερικά λεπτά καθώς ρέουν πάνω από το Parker Solar Probe. Κατά τη διάρκεια μιας αναστροφής , το μαγνητικό πεδίο αναδιπλώνεται, μέχρις ότου επιστρέψει σχεδόν άμεσα πίσω στον Ήλιο. Μαζί, και η FIELDS και η SWEAP, η σουίτα οργάνων για τον ηλιακό άνεμο, με επικεφαλής το πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και η οποία διαχειρίζεται το Smithsonian Astrophysical Observatory, μέτρησαν συστάδες αναστροφών στις πρώτες δύο πτήσεις του Parker Solar Probe.
Οι παρατηρούμενες αναστροφές (switchbacks) από το Parker Solar Probe - τις ταξιδιωτικές διαταραχές στον ηλιακό άνεμο οι οποίες προκάλεσαν την κάμψη του μαγνητικού πεδίου προς τον εαυτό του - ένα ανεξήγητο φαινόμενο το οποίο μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να αποκαλύψουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πως ο ηλιακός άνεμος επιταχύνεται όταν ξεκινά από τον Ήλιο. Πιστοποίηση: NASA’s Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez
"Κύματα έχουν παρατηρηθεί στον ηλιακό άνεμο από την αρχή της διαστημικής εποχής και υποθέσαμε ότι πιο κοντά στον Ήλιο τα κύματα αυτά θα γινόταν ισχυρότερα, αλλά δεν περιμέναμε να τα δούμε να οργανώνονται σε αυτές τις συνεκτικά δομημένες ταχείες αιχμές", δήλωσε ο Justin Ο Kasper, κύριος ερευνητής για το SWEAP - συντομογραφία για τα Solar Wind Electrons Alphas και Protons - στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν στο Ανν Άρμπορ. "Ανιχνεύουμε υπολείμματα δομών από τον Ήλιο οι οποίες εκτοξεύονται στο διάστημα αλλάζοντας βίαια την οργάνωση των ροών και του μαγνητικού πεδίου. Αυτό θα αλλάξει δραματικά τις θεωρίες μας για το πώς θερμαίνονται το στέμμα και ο ηλιακός άνεμος. "
Η ακριβής πηγή των αναστροφών δεν είναι ακόμη κατανοητή, αλλά οι μετρήσεις του Parker Solar Probe επέτρεψαν στους επιστήμονες να περιορίσουν τις πιθανότητες.
Μεταξύ των πολλών σωματιδίων που συνεχώς ρέουν από τον Ήλιο είναι και μια σταθερή δέσμη των ταχέως κινούμενων ηλεκτρονίων, τα οποία κινούνται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου προς στο Ηλιακό σύστημα. Αυτά τα ηλεκτρόνια ρέουν πάντα αυστηρά κατά μήκος του σχήματος των γραμμών πεδίου που κινούνται από τον Ήλιο, ανεξάρτητα από το αν ο βόρειος πόλος του μαγνητικού πεδίου στη συγκεκριμένη περιοχή δείχνει προς ή μακριά από τον Ήλιο. Αλλά το Parker Solar Probe μέτρησε αυτή τη ροή ηλεκτρονίων που πηγαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση, γυρίζοντας πίσω προς τον Ήλιο - δείχνοντας ότι το ίδιο το μαγνητικό πεδίο πρέπει να κάμπτεται προς τον Ήλιο, αντί απλώς να θεωρούμε οτι το Parker Solar Probe συνάντησε μια διαφορετική γραμμή μαγνητικού πεδίου από τον Ήλιο η οποία δείχνει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό υποδηλώνει ότι οι αναστροφές, τα switchbacks όπως χαρακτηριστικά λέγονται από τους επιστήμονες, είναι ιδιομορφίες στο μαγνητικό πεδίο - τοπικές διαταραχές οι οποίες απομακρύνονται από τον Ήλιο, αντί για οτι πρόκειται περί αλλαγών στο μαγνητικό πεδίο όπως αυτό αναδύεται από τον Ήλιο.
Οι παρατηρήσεις του Parker Solar Probe για τις αναστροφές δείχνουν ότι τα φαινόμενα αυτά θα γίνουν ακόμα πιο κοινότυπα καθώς το διαστημικό σκάφος πλησιάζει τον Ήλιο. Η επόμενη ηλιακή επαφή της αποστολής στις 29 Ιανουαρίου του 2020 θα μεταφέρει το διαστημικό σκάφος πιο κοντά στον Ήλιο από ποτέ, και το γεγονός αυτό ίσως να ρίξει νέο φως στη διαδικασία αυτή. Όχι μόνο οι πληροφορίες αυτές βοηθούν να αλλάξουμε την κατανόησή μας για το τι προκαλεί τον ηλιακό άνεμο και τον διαστημικό καιρό γύρω μας, αλλά μας βοηθά επίσης να κατανοήσουμε μια θεμελιώδη διαδικασία για το πώς λειτουργούν τα αστέρια, καθώς και πώς απελευθερώνουν ενέργεια στο περιβάλλον τους.
Ο περιστρεφόμενος ηλιακός άνεμος
Ορισμένες από τις μετρήσεις του Parker Solar Probe φέρνουν τους επιστήμονες πιο κοντά στις απαντήσεις σε παλαιότερες ερωτήσεις δεκαετιών. Μια τέτοια ερώτηση είναι το πώς, ακριβώς, ο ηλιακός άνεμος ρέει από τον Ήλιο.
Κοντά στη Γη, βλέπουμε τον ηλιακό άνεμο να ρέει σχεδόν ακτινωτά - πράγμα που σημαίνει ότι ρέει απευθείας από τον Ήλιο, προς όλες τις κατευθύνσεις. Αλλά ο Ήλιος περιστρέφεται καθώς απελευθερώνει τον ηλιακό άνεμο, και πριν απελευθερωθεί, ο ηλιακός άνεμος περιστρέφεται μαζί του. Αυτό είναι λίγο σαν τα παιδιά που βρίσκονται πάνω σε ένα καρουζέλ ενός παιδότοπου - η ατμόσφαιρα περιστρέφεται με τον Ήλιο όπως και το εξωτερικό μέρος του περιστρεφόμενου καρουσέλ. Τώρα, όσο η ατμόσφαιρα απομακρύνεται από τον Ήλιο, τόσο πιο γρήγορα κινείται στο διάστημα. Ένα παιδί στην άκρη μπορεί να πηδήξει έξω από το καρουσέλ, και στο σημείο αυτό θα μετακινηθεί σε ευθεία γραμμή προς τα έξω, αντί να συνεχίσει να περιστρέφεται. Με παρόμοιο τρόπο, υπάρχει κάποιο σημείο μεταξύ του Ήλιου και της Γης, όπου ο ηλιακός άνεμος μεταβαίνει από την περιστροφή μαζί με τον Ήλιο στην κατευθείαν ροή προς τα έξω ή ακτινικά αν θέλετε, όπως τον παρατηρούμε από τη Γη.
Ακριβώς εκεί όπου ο ηλιακός άνεμος μεταβαίνει από μια περιστροφική σε μια τέλεια ακτινική ροή έχει συνέπειες για το πώς ο Ήλιος αποβάλλει και διανέμει ενέργεια. Η εύρεση αυτού του σημείου μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τον κύκλο ζωής άλλων αστεριών ή το σχηματισμό πρωτοπλανητικών δίσκων, τους πυκνούς δίσκους αερίου και σκόνης γύρω από νεαρά αστέρια που τελικά συγχωνεύεται σχηματίζοντας πλανήτες.
Τώρα, για πρώτη φορά - αντί να παρατηρούμε απλά αυτή τη απευθείας ροή την οποία παρατηρούμε κοντά στη Γη - το Parker Solar Probe ήταν σε θέση να παρατηρήσει τον ηλιακό άνεμο ενώ ήταν ακόμα υπό περιστροφή. Είναι σαν το Parker Solar Probe να έχει μια εικόνα για το περιστρεφόμενο καρουζέλ άμεσα για πρώτη φορά, όχι μόνο τα παιδιά τα οποία πηδούν έξω από αυτό. Το όργανο ηλιακού ανέμου του Parker Solar Probe ανίχνευσε μια περιστροφή ξεκινώντας από απόσταση περισσότερη από 20 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο, και καθώς το Parker πλησίασε το σημείο του Περιήλιου, η ταχύτητα της περιστροφής αυξήθηκε. Η δύναμη της κυκλοφορίας του υλικού ήταν ισχυρότερη από ό, τι είχαν προβλέψει πολλοί επιστήμονες, αλλά επίσης η μεταφορά της ήταν ταχύτερη από ό,τι προβλεπόταν σε μια ροή προς τα έξω, πράγμα που βοηθάει στην επικάλυψη αυτών των επιπτώσεων τις οποίες συνήθως δεν παρατηρούμε από τη θέση μας εδώ Γη, περίπου 93 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο.
"Η μεγάλη περιστροφική ροή του ηλιακού ανέμου η οποία παρατηρήθηκε κατά τις πρώτες συναντήσεις (του Parker Solar Probe με τον Ήλιο) ήταν μια πραγματική έκπληξη", δήλωσε ο Kasper. "Ενώ ελπίζαμε να δούμε τελικά την περιστροφική κίνηση πιο κοντά στον Ήλιο, οι υψηλές ταχύτητες που βλέπουμε σε αυτές τις πρώτες συναντήσεις είναι σχεδόν δέκα φορές μεγαλύτερες από τις προβλεπόμενες στα καθιερωμένα μας μοντέλα".
Σκόνη κοντά στον Ήλιο
Μια άλλη ερώτηση η οποία προσεγγίζει την απάντηση της είναι η δυσδιάκριτη ζώνη εκείνη η οποία δεν έχει καθόλου κοσμική σκόνη. Το ηλιακό μας σύστημα είναι γεμάτο σκόνη - τα κοσμικά "ψίχουλα" των συγκρούσεων οι οποίες σχημάτισαν πλανήτες, αστεροειδείς, κομήτες και άλλα ουράνια σώματα πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Οι επιστήμονες από καιρό έχουν υποψιαστεί ότι, κοντά στον Ήλιο, αυτή η σκόνη θα θερμανθεί σε υψηλές θερμοκρασίες από το ισχυρό ηλιακό φως, μετατρέποντας το σε αέριο δημιουργώντας με αυτό τον τρόπο μια περιοχή χωρίς σκόνη γύρω από τον Ήλιο. Αλλά κανείς δεν το είχε ποτέ παρατηρήσει.
Για πρώτη φορά, οι φωτογραφικές μηχανές του Parker Solar Probe είδαν την κοσμική σκόνη να αραιώνει. Επειδή το εργαλείο απεικόνισης WISPR - το όργανο απεικόνισης του Parker Solar Probe, με επικεφαλής το Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο (Naval Research Lab) - κοιτάζει την πλευρά του διαστημικού σκάφους, μπορεί να δει μεγάλες διαδρομές του ηλιακού στέμματος και του ηλιακού ανέμου, συμπεριλαμβανομένων των περιοχών οι οποίες βρίσκονται πιο κοντά στον Ήλιο. Οι εικόνες αυτές δείχνουν ότι η σκόνη αρχίζει να αραιώνει σε απόσταση λίγο περισσότερο από 7 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο, και αυτή η μείωση της σκόνης συνεχίζεται σταθερά στα τρέχοντα όρια των μετρήσεων του WISPR σε απόσταση λίγο πάνω από 4 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο.
Το Parker Solar Probe είδε την κοσμική σκόνη (η οποία απεικονίζεται εδώ) - διάσπαρτη σε όλο το ηλιακό μας σύστημα - να αρχίζει να αραιώνει κοντά στον Ήλιο, υποστηρίζοντας την ιδέα μιας μακράς θεωρητικής ζώνης χωρίς σκόνη κοντά στον Ήλιο. Εικόνα: NASA’s Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger
"Αυτή η χωρίς σκόνη ζώνη είχε προβλεφθεί πριν από δεκαετίες, αλλά δεν είχε ποτέ πριν παρατηρηθεί", δήλωσε ο Russ Howard, κύριος ερευνητής της σουίτας WISPR - συντομογραφία για το Wide-field Imager for Solar Parker Probe στα Ελλ. Απεικονιστής Ευρέως πεδίου για το Solar Parker Probe - στο Ναυτικό Εργαστήριο Ερευνών στην Ουάσιγκτον DC " Τώρα πλέον βλέπουμε τι συμβαίνει στη κοσμική σκόνη κοντά στον Ήλιο. "
Με το ρυθμό της αραίωσης αυτής, οι επιστήμονες αναμένουν να παρατηρήσουν μια ζώνη χωρίς σκόνη ξεκινώντας από απόσταση λίγο περισσότερο από 2-3 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο - πράγμα που σημαίνει ότι το Parker Solar Probe θα μπορούσε να παρατηρήσει τη ζώνη αυτή από το 2020, όταν το έκτο πέρασμα του από τον Ήλιο θα το φέρει πιο κοντά όσο ποτέ στο μητρικό μας αστέρι.
Ο διαστημικός καιρός κάτω από το μικροσκόπιο
Οι μετρήσεις του Parker Solar Probe μας έδωσαν μια νέα προοπτική για δύο τύπους διαστημικών καιρικών φαινομένων: ενεργητικές καταιγίδες σωματιδίων και Στεμματικές εκπομπές μάζας (Coronal Mass Ejections ή CMEs)
Τα μικροσκοπικά σωματίδια - και τα δύο, ηλεκτρόνια και ιόντα - επιταχύνονται από την ηλιακή δραστηριότητα, δημιουργώντας καταιγίδες ενεργών σωματιδίων. Τα γεγονότα στον Ήλιο μπορούν να στείλουν αυτά τα σωματίδια που εκτοξεύονται στο ηλιακό σύστημα με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός, που σημαίνει ότι φτάνουν στη Γη σε λιγότερο από μισή ώρα και μπορούν να επηρεάσουν και άλλους κόσμους με παρόμοια σύντομη χρονική κλίμακα. Αυτά τα σωματίδια φέρουν πολλή ενέργεια, έτσι ώστε να καταστρέψουν τα ηλεκτρονικά των διαστημικών σκαφών, ακόμη και να θέσουν σε κίνδυνο τους αστροναύτες, ειδικά εκείνους στο βαθύ διάστημα, έξω από την προστασία του μαγνητικού πεδίου της Γης - και ο σύντομος χρόνος προειδοποίησης για τέτοια σωματίδια δυσκολεύει την αποφυγή τους.
Η κατανόηση του πώς αυτά τα σωματίδια επιταχύνονται σε τέτοιες υψηλές ταχύτητες είναι κρίσιμη. Αλλά ακόμα κι αν φτάνουν στη Γη μέσα σε λίγα λεπτά, θεωρείται οτι υπάρχει ακόμα αρκετός χρόνος για να χάσουν τα σωματίδια τις υπογραφές των διαδικασιών εκείνων οι οποίες τους προσέδωσαν την αρχική τους επιτάχυνση. Περνώντας γύρω από τον Ήλιο σε απόσταση λίγων εκατομμυρίων μιλίων, το Parker Solar Probe μπορεί να μετρήσει άμεσα αυτά τα σωματίδια μόλις εκείνα φύγουν από τον Ήλιο, ρίχνοντας νέο φως στο πώς απελευθερώνονται.
Το Parker Solar Probe έχει κάνει νέες παρατηρήσεις για ενεργειακά σωματίδια - όπως αυτά που παρατηρούνται εδώ να χτυπούν τον ανιχνευτή του ΕΟΔ και της NASΑ ο οποίος λέγεται Ηλιακό και Ηλιόσφαιρικό Παρατηρητήριο (Solar and Heliospheric Observatory) - οι οποίες θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να καταλάβουν καλύτερα πώς επιταχύνονται τα φαινόμενα αυτά. Κινούμενη εικόνα: ESA / NASA / SOHO
Ήδη, τα όργανα ISʘIS του Parker Solar Probe, με επικεφαλής το πανεπιστήμιο του Princeton, έχουν μετρήσει αρκετά ενεργειακά γεγονότα σωματιδίων τα οποία δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ πριν - γεγονότα τόσο μικρά ώστε όλα τα ίχνη τους χάνονται πριν φτάσουν στη Γη ή σε οποιονδήποτε από τους δορυφόρους μας κοντά στη Γη. Αυτά τα όργανα έχουν επίσης μετρήσει έναν σπάνιο τύπο έκρηξης σωματιδίων με ένα ιδιαίτερα μεγάλο αριθμό βαρύτερων στοιχείων - γεγονός που υποδηλώνει ότι και οι δύο τύποι γεγονότων, φαινομένων αν προτιμάτε, μπορεί να είναι πιο συνηθισμένοι από ό, τι πίστευαν οι επιστήμονες.
"Είναι εκπληκτικό - ακόμα και σε συνθήκες ηλιακού ελάχιστου, ο Ήλιος παράγει πολύ περισσότερα μικροσκοπικά γεγονότα ενεργειακών σωματιδίων από ότι θεωρούσαμε ποτέ", δήλωσε ο David McComas, κύριος ερευνητής για την Σειρά της Ενοποιημένης Επιστημονικής Έρευνας του Ηλίου (Integrated Science Investigation of the Sun suite ή ISʘIS) στο Πανεπιστήμιο του Princeton στο New Jersey . "Αυτές οι μετρήσεις θα μας βοηθήσουν να αποκαλύψουμε τις πηγές, την επιτάχυνση, και τη μεταφορά των ηλιακών ενεργειακών σωματιδίων, και τελικά να προστατέψουμε καλύτερα τους δορυφόρους και τους αστροναύτες μας στο μέλλον".
Τα στοιχεία από τα όργανα WISPR παρείχαν επίσης λεπτομέρειες άνευ προηγουμένου για το ηλιακό στέμμα και τον ηλιακό άνεμο - συμπεριλαμβανομένων των Στεμματικών Εκπομπών Μάζας, των βάρους δισεκατομμυρίων τόνων ηλιακών υλικών τα οποία στέλνει ο Ήλιος στο Ηλιακό μας σύστημα. Οι ΣΕΜ (CMEs) μπορούν να επιφέρουν μια σειρά επιπτώσεων στη Γη και σε άλλους κόσμους, πυροδοτώντας Σέλας, το οποίο συμβάλλει (μιας και το Σέλας είναι ένδειξη χαλάρωσης του μαγνητικού πεδίου της Γης) στη δημιουργία έντονων ηλεκτρικών ρευμάτων τα οποία μπορούν να βλάψουν τα ηλεκτρικά δίκτυα και τα δίκτυα σωληνώσεων! Η μοναδική προοπτική του WISPR, να παρατηρεί φαινόμενα τα οποία ταξιδεύουν μακριά από τον Ήλιο, έχει ήδη ρίξει νέο φως στο φάσμα των φαινομένων αυτών τα οποία μπορεί να απελευθερώσει το μητρικό μας άστρο.
Οι απεικονιστές του Parker Solar Probe κοιτάζουν πλάγια πίσω από την ασπίδα θερμότητας του διαστημικού σκάφους, βλέποντας δομές καθώς αυτές αναπτύσσονται στο ηλιακό στέμμα. Πιστοποίηση: NASA / JHUAPL / Εργαστήριο Ναυτικών Ερευνών / Parker Solar Probe
"Δεδομένου ότι το Parker Solar Probe συντονίστηκε με την περιστροφή του Ήλιου, μπορούμε να παρακολουθήσουμε την εκροή υλικού για μέρες, καθώς και να παρατηρήσουμε την εξέλιξη των δομών", δήλωσε ο Howard. "Παρατηρήσεις κοντά στη Γη μας έκαναν να υποθέσουμε ότι οι λεπτές δομές στο ηλιακό στέμμα ταιριάζουν σε μια ομαλή ροή, διαπιστώνοντας όμως ότι αυτό δεν είναι αλήθεια. Κάτι τέτοιο θα μας βοηθήσει να δημιουργήσουμε μια καλύτερη μοντελοποίηση του τρόπου με τον οποίο τα φαινόμενα αυτά ταξιδεύουν μεταξύ Ήλιου και Γης"
Καθώς το Parker Solar Probe συνεχίζει το ταξίδι του, θα κάνει 21 ακόμα κοντινές προσεγγίσεις στον Ήλιο, με προοδευτικά πιο κοντινές αποστάσεις, οι οποίες θα κορυφωθούν σε τρεις τροχιές σε απόσταση μόλις 3,83 εκατομμύρια μίλια από την ηλιακή επιφάνεια !!!
"Ο Ήλιος είναι το μόνο αστέρι που μπορούμε να εξετάσουμε από τόσο κοντά", δήλωσε ο Nicola Fox, διευθυντής της τμήματος Ηλιοφυσικής στην έδρα της NASA. "Η απόκτηση δεδομένων από την πηγή επαναφέρει επαναστατικά ήδη την κατανόησή μας για το δικό μας αστέρι και για αστέρια σε όλο το σύμπαν. Το μικρό μας διαστημόπλοιο στρατολογείται μέσα από σκληρές συνθήκες για να στείλει στη Γη καταπληκτικές και συναρπαστικές αποκαλύψεις. "
Το Parker Solar Probe αποτελεί μέρος του προγράμματος Living with a Star (Ζώντας με ένα άστρο) της NASA για τη διερεύνηση πτυχών του συστήματος Ηλίου και Γης οι οποίες επηρεάζουν άμεσα τη ζωή και την κοινωνία. Το Πρόγραμμα Living with a Star διοικείται από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard (Goddard Space Flight Center) στο Γκρήνμπελτ του Μέριλαντ, για τη Διεύθυνση Επιστημονικών Αποστολών της NASA (NASA’s Science Mission Directorate) στην Ουάσινγκτον. Το μη επανδρωμένο διαστημικό σκάφος Parker Solar Probe σχεδίασε, κατασκευάστηκε και λειτουργεί από το Εργαστήριο Εφηρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins (Johns Hopkins APL).
"Ο Ήλιος γοητεύει την ανθρωπότητα σε ολόκληρη την ύπαρξή της", δήλωσε ο Nour E. Raouafi, επιστήμονας προγραμμάτων για το Parker Solar Probe στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Johns Hopkins (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory) στο Λόρελ, του Μέριλαντ, το οποίο δημιούργησε και διαχειρίζεται την αποστολή αυτή της NASA. "Έχουμε μάθει πολλά για το αστέρι μας τις τελευταίες δεκαετίες, αλλά πραγματικά χρειαζόμασταν μια αποστολή όπως το Parker Solar Probe για να μπει στην ατμόσφαιρα του Ήλιου. Μόνο εκεί μπορούμε πραγματικά να μάθουμε τις λεπτομέρειες αυτών των σύνθετων ηλιακών διαδικασιών. Και αυτό που έχουμε μάθει μόνο σε αυτές τις τρεις ηλιακές τροχιές αυτής της διαστημοσυσκευής, έχει αλλάξει πολλά από αυτά που γνωρίζουμε για τον Ήλιο. "
Απεικόνιση του ηλιακού μαγνητικού πεδίου. Η σπειροειδής μορφή οφείλεται στην διαφορική περιστροφή του Ήλιου. Εικόνα: el.wikipedia.org
Αυτό που συμβαίνει στον Ήλιο είναι κρίσιμο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο διαμορφώνεται το διάστημα γύρω μας. Το μεγαλύτερο μέρος του υλικού που διαφεύγει από τον Ήλιο είναι μέρος του ηλιακού ανέμου, μια συνεχής εκροή ηλιακού υλικού το οποίο λούζει ολόκληρο το Ηλιακό μας σύστημα. Αυτό το ιονισμένο αέριο, το οποίο ονομάζεται πλάσμα, μεταφέρει μαζί του το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου, "τεντώνοντας" το μέσα από το ηλιακό σύστημα σε μια γιγάντια φούσκα που εκτείνεται σε περισσότερα από 10 δισεκατομμύρια μίλια.
Ο δυναμικός ηλιακός άνεμος
Παρατηρημένος από τη Γη, ο ηλιακός άνεμος είναι μια σχετικά ομοιόμορφη ροή πλάσματος, με περιστασιακές ταραχώδεις αναταραχές, ο οποίος ταξιδεύει στο διάστημα, και μέχρι τη Γη για πάνω από ενενήντα εκατομμύρια μίλια - οι υπογραφές για τους ακριβείς μηχανισμούς του Ήλιου για τη θέρμανση και την επιτάχυνση του ηλιακού ανέμου μέχρι να φθάσουν στον πλανήτη μας εξαφανίζονται. Όμως, πιο κοντά στην πηγή του ηλιακού ανέμου, το Parker Solar Probe είδε μια πολύ διαφορετική εικόνα: ένα περίπλοκο, ενεργό σύστημα.
"Η πολυπλοκότητα ήταν συναρπαστική όταν αρχίσαμε να εξετάζουμε τα δεδομένα", δήλωσε ο Stuart Bale, από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Μπέρκλεϊ, επικεφαλής της σουίτας οργάνων FIELDS του Parker Solar Probe, η οποία μελετά την κλίμακα και το σχήμα των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. "Τώρα, το έχω συνηθίσει. Αλλά όταν τα παρουσίασα στους συναδέλφους μου για πρώτη φορά, απλά έμειναν άφωνοι ". Από τη πλεονεκτική θέση του Parker στα 15 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο, εξήγησε ο Bale, ο ηλιακός άνεμος είναι πολύ πιο παρορμητικός και ασταθής από ότι παρατηρούμε κοντά στη Γη.
Όπως και ο ίδιος ο Ήλιος, ο ηλιακός άνεμος αποτελείται από πλάσμα, όπου τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια έχουν διαχωριστεί από τα θετικά φορτισμένα ιόντα, δημιουργώντας μια θάλασσα από ελεύθερα επιπλέοντα σωματίδια με μεμονωμένο ηλεκτρικό φορτίο. Αυτά τα ελεύθερα επιπλέοντα σωματίδια δείχνουν ότι το πλάσμα μεταφέρει ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, και οι αλλαγές του αφήνουν συχνά σημάδια στα πεδία αυτά. Τα όργανα FIELDS αξιολόγησαν την κατάσταση του ηλιακού ανέμου μετρώντας και προσεκτικά αναλύοντας πώς άλλαξαν τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία γύρω από τη διαστημοσυσκευή με την πάροδο του χρόνου, μαζί με τα κύματα μέτρησης στο κοντινό σε αυτήν πλάσμα.
Οι μετρήσεις αυτές έδειξαν γρήγορες αναστροφές στο μαγνητικό πεδίο του Ηλίου και ξαφνικούς, πίδακες ύλης οι οποίοι είχαν πολύ γρήγορη κίνηση - όλα τα χαρακτηριστικά που κάνουν τον ηλιακό άνεμο περισσότερο ταραχώδη. Αυτές οι λεπτομέρειες είναι βασικές για την κατανόηση του πώς ο ηλιακός άνεμος διασκορπίζει ενέργεια καθώς ρέει μακριά από τον Ήλιο και σε όλο το Ηλιακό μας σύστημα.
Οι αναστροφές - switchbacks
"Κύματα έχουν παρατηρηθεί στον ηλιακό άνεμο από την αρχή της διαστημικής εποχής και υποθέσαμε ότι πιο κοντά στον Ήλιο τα κύματα αυτά θα γινόταν ισχυρότερα, αλλά δεν περιμέναμε να τα δούμε να οργανώνονται σε αυτές τις συνεκτικά δομημένες ταχείες αιχμές", δήλωσε ο Justin Ο Kasper, κύριος ερευνητής για το SWEAP - συντομογραφία για τα Solar Wind Electrons Alphas και Protons - στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν στο Ανν Άρμπορ. "Ανιχνεύουμε υπολείμματα δομών από τον Ήλιο οι οποίες εκτοξεύονται στο διάστημα αλλάζοντας βίαια την οργάνωση των ροών και του μαγνητικού πεδίου. Αυτό θα αλλάξει δραματικά τις θεωρίες μας για το πώς θερμαίνονται το στέμμα και ο ηλιακός άνεμος. "
Η ακριβής πηγή των αναστροφών δεν είναι ακόμη κατανοητή, αλλά οι μετρήσεις του Parker Solar Probe επέτρεψαν στους επιστήμονες να περιορίσουν τις πιθανότητες.
Μεταξύ των πολλών σωματιδίων που συνεχώς ρέουν από τον Ήλιο είναι και μια σταθερή δέσμη των ταχέως κινούμενων ηλεκτρονίων, τα οποία κινούνται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου προς στο Ηλιακό σύστημα. Αυτά τα ηλεκτρόνια ρέουν πάντα αυστηρά κατά μήκος του σχήματος των γραμμών πεδίου που κινούνται από τον Ήλιο, ανεξάρτητα από το αν ο βόρειος πόλος του μαγνητικού πεδίου στη συγκεκριμένη περιοχή δείχνει προς ή μακριά από τον Ήλιο. Αλλά το Parker Solar Probe μέτρησε αυτή τη ροή ηλεκτρονίων που πηγαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση, γυρίζοντας πίσω προς τον Ήλιο - δείχνοντας ότι το ίδιο το μαγνητικό πεδίο πρέπει να κάμπτεται προς τον Ήλιο, αντί απλώς να θεωρούμε οτι το Parker Solar Probe συνάντησε μια διαφορετική γραμμή μαγνητικού πεδίου από τον Ήλιο η οποία δείχνει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό υποδηλώνει ότι οι αναστροφές, τα switchbacks όπως χαρακτηριστικά λέγονται από τους επιστήμονες, είναι ιδιομορφίες στο μαγνητικό πεδίο - τοπικές διαταραχές οι οποίες απομακρύνονται από τον Ήλιο, αντί για οτι πρόκειται περί αλλαγών στο μαγνητικό πεδίο όπως αυτό αναδύεται από τον Ήλιο.
Οι παρατηρήσεις του Parker Solar Probe για τις αναστροφές δείχνουν ότι τα φαινόμενα αυτά θα γίνουν ακόμα πιο κοινότυπα καθώς το διαστημικό σκάφος πλησιάζει τον Ήλιο. Η επόμενη ηλιακή επαφή της αποστολής στις 29 Ιανουαρίου του 2020 θα μεταφέρει το διαστημικό σκάφος πιο κοντά στον Ήλιο από ποτέ, και το γεγονός αυτό ίσως να ρίξει νέο φως στη διαδικασία αυτή. Όχι μόνο οι πληροφορίες αυτές βοηθούν να αλλάξουμε την κατανόησή μας για το τι προκαλεί τον ηλιακό άνεμο και τον διαστημικό καιρό γύρω μας, αλλά μας βοηθά επίσης να κατανοήσουμε μια θεμελιώδη διαδικασία για το πώς λειτουργούν τα αστέρια, καθώς και πώς απελευθερώνουν ενέργεια στο περιβάλλον τους.
Ο περιστρεφόμενος ηλιακός άνεμος
Ορισμένες από τις μετρήσεις του Parker Solar Probe φέρνουν τους επιστήμονες πιο κοντά στις απαντήσεις σε παλαιότερες ερωτήσεις δεκαετιών. Μια τέτοια ερώτηση είναι το πώς, ακριβώς, ο ηλιακός άνεμος ρέει από τον Ήλιο.
Κοντά στη Γη, βλέπουμε τον ηλιακό άνεμο να ρέει σχεδόν ακτινωτά - πράγμα που σημαίνει ότι ρέει απευθείας από τον Ήλιο, προς όλες τις κατευθύνσεις. Αλλά ο Ήλιος περιστρέφεται καθώς απελευθερώνει τον ηλιακό άνεμο, και πριν απελευθερωθεί, ο ηλιακός άνεμος περιστρέφεται μαζί του. Αυτό είναι λίγο σαν τα παιδιά που βρίσκονται πάνω σε ένα καρουζέλ ενός παιδότοπου - η ατμόσφαιρα περιστρέφεται με τον Ήλιο όπως και το εξωτερικό μέρος του περιστρεφόμενου καρουσέλ. Τώρα, όσο η ατμόσφαιρα απομακρύνεται από τον Ήλιο, τόσο πιο γρήγορα κινείται στο διάστημα. Ένα παιδί στην άκρη μπορεί να πηδήξει έξω από το καρουσέλ, και στο σημείο αυτό θα μετακινηθεί σε ευθεία γραμμή προς τα έξω, αντί να συνεχίσει να περιστρέφεται. Με παρόμοιο τρόπο, υπάρχει κάποιο σημείο μεταξύ του Ήλιου και της Γης, όπου ο ηλιακός άνεμος μεταβαίνει από την περιστροφή μαζί με τον Ήλιο στην κατευθείαν ροή προς τα έξω ή ακτινικά αν θέλετε, όπως τον παρατηρούμε από τη Γη.
Ακριβώς εκεί όπου ο ηλιακός άνεμος μεταβαίνει από μια περιστροφική σε μια τέλεια ακτινική ροή έχει συνέπειες για το πώς ο Ήλιος αποβάλλει και διανέμει ενέργεια. Η εύρεση αυτού του σημείου μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τον κύκλο ζωής άλλων αστεριών ή το σχηματισμό πρωτοπλανητικών δίσκων, τους πυκνούς δίσκους αερίου και σκόνης γύρω από νεαρά αστέρια που τελικά συγχωνεύεται σχηματίζοντας πλανήτες.
Τώρα, για πρώτη φορά - αντί να παρατηρούμε απλά αυτή τη απευθείας ροή την οποία παρατηρούμε κοντά στη Γη - το Parker Solar Probe ήταν σε θέση να παρατηρήσει τον ηλιακό άνεμο ενώ ήταν ακόμα υπό περιστροφή. Είναι σαν το Parker Solar Probe να έχει μια εικόνα για το περιστρεφόμενο καρουζέλ άμεσα για πρώτη φορά, όχι μόνο τα παιδιά τα οποία πηδούν έξω από αυτό. Το όργανο ηλιακού ανέμου του Parker Solar Probe ανίχνευσε μια περιστροφή ξεκινώντας από απόσταση περισσότερη από 20 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο, και καθώς το Parker πλησίασε το σημείο του Περιήλιου, η ταχύτητα της περιστροφής αυξήθηκε. Η δύναμη της κυκλοφορίας του υλικού ήταν ισχυρότερη από ό, τι είχαν προβλέψει πολλοί επιστήμονες, αλλά επίσης η μεταφορά της ήταν ταχύτερη από ό,τι προβλεπόταν σε μια ροή προς τα έξω, πράγμα που βοηθάει στην επικάλυψη αυτών των επιπτώσεων τις οποίες συνήθως δεν παρατηρούμε από τη θέση μας εδώ Γη, περίπου 93 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο.
"Η μεγάλη περιστροφική ροή του ηλιακού ανέμου η οποία παρατηρήθηκε κατά τις πρώτες συναντήσεις (του Parker Solar Probe με τον Ήλιο) ήταν μια πραγματική έκπληξη", δήλωσε ο Kasper. "Ενώ ελπίζαμε να δούμε τελικά την περιστροφική κίνηση πιο κοντά στον Ήλιο, οι υψηλές ταχύτητες που βλέπουμε σε αυτές τις πρώτες συναντήσεις είναι σχεδόν δέκα φορές μεγαλύτερες από τις προβλεπόμενες στα καθιερωμένα μας μοντέλα".
Σκόνη κοντά στον Ήλιο
Μια άλλη ερώτηση η οποία προσεγγίζει την απάντηση της είναι η δυσδιάκριτη ζώνη εκείνη η οποία δεν έχει καθόλου κοσμική σκόνη. Το ηλιακό μας σύστημα είναι γεμάτο σκόνη - τα κοσμικά "ψίχουλα" των συγκρούσεων οι οποίες σχημάτισαν πλανήτες, αστεροειδείς, κομήτες και άλλα ουράνια σώματα πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Οι επιστήμονες από καιρό έχουν υποψιαστεί ότι, κοντά στον Ήλιο, αυτή η σκόνη θα θερμανθεί σε υψηλές θερμοκρασίες από το ισχυρό ηλιακό φως, μετατρέποντας το σε αέριο δημιουργώντας με αυτό τον τρόπο μια περιοχή χωρίς σκόνη γύρω από τον Ήλιο. Αλλά κανείς δεν το είχε ποτέ παρατηρήσει.
Για πρώτη φορά, οι φωτογραφικές μηχανές του Parker Solar Probe είδαν την κοσμική σκόνη να αραιώνει. Επειδή το εργαλείο απεικόνισης WISPR - το όργανο απεικόνισης του Parker Solar Probe, με επικεφαλής το Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο (Naval Research Lab) - κοιτάζει την πλευρά του διαστημικού σκάφους, μπορεί να δει μεγάλες διαδρομές του ηλιακού στέμματος και του ηλιακού ανέμου, συμπεριλαμβανομένων των περιοχών οι οποίες βρίσκονται πιο κοντά στον Ήλιο. Οι εικόνες αυτές δείχνουν ότι η σκόνη αρχίζει να αραιώνει σε απόσταση λίγο περισσότερο από 7 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο, και αυτή η μείωση της σκόνης συνεχίζεται σταθερά στα τρέχοντα όρια των μετρήσεων του WISPR σε απόσταση λίγο πάνω από 4 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο.
"Αυτή η χωρίς σκόνη ζώνη είχε προβλεφθεί πριν από δεκαετίες, αλλά δεν είχε ποτέ πριν παρατηρηθεί", δήλωσε ο Russ Howard, κύριος ερευνητής της σουίτας WISPR - συντομογραφία για το Wide-field Imager for Solar Parker Probe στα Ελλ. Απεικονιστής Ευρέως πεδίου για το Solar Parker Probe - στο Ναυτικό Εργαστήριο Ερευνών στην Ουάσιγκτον DC " Τώρα πλέον βλέπουμε τι συμβαίνει στη κοσμική σκόνη κοντά στον Ήλιο. "
Με το ρυθμό της αραίωσης αυτής, οι επιστήμονες αναμένουν να παρατηρήσουν μια ζώνη χωρίς σκόνη ξεκινώντας από απόσταση λίγο περισσότερο από 2-3 εκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο - πράγμα που σημαίνει ότι το Parker Solar Probe θα μπορούσε να παρατηρήσει τη ζώνη αυτή από το 2020, όταν το έκτο πέρασμα του από τον Ήλιο θα το φέρει πιο κοντά όσο ποτέ στο μητρικό μας αστέρι.
Ο διαστημικός καιρός κάτω από το μικροσκόπιο
Οι μετρήσεις του Parker Solar Probe μας έδωσαν μια νέα προοπτική για δύο τύπους διαστημικών καιρικών φαινομένων: ενεργητικές καταιγίδες σωματιδίων και Στεμματικές εκπομπές μάζας (Coronal Mass Ejections ή CMEs)
Τα μικροσκοπικά σωματίδια - και τα δύο, ηλεκτρόνια και ιόντα - επιταχύνονται από την ηλιακή δραστηριότητα, δημιουργώντας καταιγίδες ενεργών σωματιδίων. Τα γεγονότα στον Ήλιο μπορούν να στείλουν αυτά τα σωματίδια που εκτοξεύονται στο ηλιακό σύστημα με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός, που σημαίνει ότι φτάνουν στη Γη σε λιγότερο από μισή ώρα και μπορούν να επηρεάσουν και άλλους κόσμους με παρόμοια σύντομη χρονική κλίμακα. Αυτά τα σωματίδια φέρουν πολλή ενέργεια, έτσι ώστε να καταστρέψουν τα ηλεκτρονικά των διαστημικών σκαφών, ακόμη και να θέσουν σε κίνδυνο τους αστροναύτες, ειδικά εκείνους στο βαθύ διάστημα, έξω από την προστασία του μαγνητικού πεδίου της Γης - και ο σύντομος χρόνος προειδοποίησης για τέτοια σωματίδια δυσκολεύει την αποφυγή τους.
Η κατανόηση του πώς αυτά τα σωματίδια επιταχύνονται σε τέτοιες υψηλές ταχύτητες είναι κρίσιμη. Αλλά ακόμα κι αν φτάνουν στη Γη μέσα σε λίγα λεπτά, θεωρείται οτι υπάρχει ακόμα αρκετός χρόνος για να χάσουν τα σωματίδια τις υπογραφές των διαδικασιών εκείνων οι οποίες τους προσέδωσαν την αρχική τους επιτάχυνση. Περνώντας γύρω από τον Ήλιο σε απόσταση λίγων εκατομμυρίων μιλίων, το Parker Solar Probe μπορεί να μετρήσει άμεσα αυτά τα σωματίδια μόλις εκείνα φύγουν από τον Ήλιο, ρίχνοντας νέο φως στο πώς απελευθερώνονται.
Το Parker Solar Probe έχει κάνει νέες παρατηρήσεις για ενεργειακά σωματίδια - όπως αυτά που παρατηρούνται εδώ να χτυπούν τον ανιχνευτή του ΕΟΔ και της NASΑ ο οποίος λέγεται Ηλιακό και Ηλιόσφαιρικό Παρατηρητήριο (Solar and Heliospheric Observatory) - οι οποίες θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να καταλάβουν καλύτερα πώς επιταχύνονται τα φαινόμενα αυτά. Κινούμενη εικόνα: ESA / NASA / SOHO
Ήδη, τα όργανα ISʘIS του Parker Solar Probe, με επικεφαλής το πανεπιστήμιο του Princeton, έχουν μετρήσει αρκετά ενεργειακά γεγονότα σωματιδίων τα οποία δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ πριν - γεγονότα τόσο μικρά ώστε όλα τα ίχνη τους χάνονται πριν φτάσουν στη Γη ή σε οποιονδήποτε από τους δορυφόρους μας κοντά στη Γη. Αυτά τα όργανα έχουν επίσης μετρήσει έναν σπάνιο τύπο έκρηξης σωματιδίων με ένα ιδιαίτερα μεγάλο αριθμό βαρύτερων στοιχείων - γεγονός που υποδηλώνει ότι και οι δύο τύποι γεγονότων, φαινομένων αν προτιμάτε, μπορεί να είναι πιο συνηθισμένοι από ό, τι πίστευαν οι επιστήμονες.
"Είναι εκπληκτικό - ακόμα και σε συνθήκες ηλιακού ελάχιστου, ο Ήλιος παράγει πολύ περισσότερα μικροσκοπικά γεγονότα ενεργειακών σωματιδίων από ότι θεωρούσαμε ποτέ", δήλωσε ο David McComas, κύριος ερευνητής για την Σειρά της Ενοποιημένης Επιστημονικής Έρευνας του Ηλίου (Integrated Science Investigation of the Sun suite ή ISʘIS) στο Πανεπιστήμιο του Princeton στο New Jersey . "Αυτές οι μετρήσεις θα μας βοηθήσουν να αποκαλύψουμε τις πηγές, την επιτάχυνση, και τη μεταφορά των ηλιακών ενεργειακών σωματιδίων, και τελικά να προστατέψουμε καλύτερα τους δορυφόρους και τους αστροναύτες μας στο μέλλον".
Τα στοιχεία από τα όργανα WISPR παρείχαν επίσης λεπτομέρειες άνευ προηγουμένου για το ηλιακό στέμμα και τον ηλιακό άνεμο - συμπεριλαμβανομένων των Στεμματικών Εκπομπών Μάζας, των βάρους δισεκατομμυρίων τόνων ηλιακών υλικών τα οποία στέλνει ο Ήλιος στο Ηλιακό μας σύστημα. Οι ΣΕΜ (CMEs) μπορούν να επιφέρουν μια σειρά επιπτώσεων στη Γη και σε άλλους κόσμους, πυροδοτώντας Σέλας, το οποίο συμβάλλει (μιας και το Σέλας είναι ένδειξη χαλάρωσης του μαγνητικού πεδίου της Γης) στη δημιουργία έντονων ηλεκτρικών ρευμάτων τα οποία μπορούν να βλάψουν τα ηλεκτρικά δίκτυα και τα δίκτυα σωληνώσεων! Η μοναδική προοπτική του WISPR, να παρατηρεί φαινόμενα τα οποία ταξιδεύουν μακριά από τον Ήλιο, έχει ήδη ρίξει νέο φως στο φάσμα των φαινομένων αυτών τα οποία μπορεί να απελευθερώσει το μητρικό μας άστρο.
"Δεδομένου ότι το Parker Solar Probe συντονίστηκε με την περιστροφή του Ήλιου, μπορούμε να παρακολουθήσουμε την εκροή υλικού για μέρες, καθώς και να παρατηρήσουμε την εξέλιξη των δομών", δήλωσε ο Howard. "Παρατηρήσεις κοντά στη Γη μας έκαναν να υποθέσουμε ότι οι λεπτές δομές στο ηλιακό στέμμα ταιριάζουν σε μια ομαλή ροή, διαπιστώνοντας όμως ότι αυτό δεν είναι αλήθεια. Κάτι τέτοιο θα μας βοηθήσει να δημιουργήσουμε μια καλύτερη μοντελοποίηση του τρόπου με τον οποίο τα φαινόμενα αυτά ταξιδεύουν μεταξύ Ήλιου και Γης"
Καθώς το Parker Solar Probe συνεχίζει το ταξίδι του, θα κάνει 21 ακόμα κοντινές προσεγγίσεις στον Ήλιο, με προοδευτικά πιο κοντινές αποστάσεις, οι οποίες θα κορυφωθούν σε τρεις τροχιές σε απόσταση μόλις 3,83 εκατομμύρια μίλια από την ηλιακή επιφάνεια !!!
"Ο Ήλιος είναι το μόνο αστέρι που μπορούμε να εξετάσουμε από τόσο κοντά", δήλωσε ο Nicola Fox, διευθυντής της τμήματος Ηλιοφυσικής στην έδρα της NASA. "Η απόκτηση δεδομένων από την πηγή επαναφέρει επαναστατικά ήδη την κατανόησή μας για το δικό μας αστέρι και για αστέρια σε όλο το σύμπαν. Το μικρό μας διαστημόπλοιο στρατολογείται μέσα από σκληρές συνθήκες για να στείλει στη Γη καταπληκτικές και συναρπαστικές αποκαλύψεις. "
Το Parker Solar Probe αποτελεί μέρος του προγράμματος Living with a Star (Ζώντας με ένα άστρο) της NASA για τη διερεύνηση πτυχών του συστήματος Ηλίου και Γης οι οποίες επηρεάζουν άμεσα τη ζωή και την κοινωνία. Το Πρόγραμμα Living with a Star διοικείται από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard (Goddard Space Flight Center) στο Γκρήνμπελτ του Μέριλαντ, για τη Διεύθυνση Επιστημονικών Αποστολών της NASA (NASA’s Science Mission Directorate) στην Ουάσινγκτον. Το μη επανδρωμένο διαστημικό σκάφος Parker Solar Probe σχεδίασε, κατασκευάστηκε και λειτουργεί από το Εργαστήριο Εφηρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins (Johns Hopkins APL).
Από την SARAH FRAZIER, και το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων GODDARD της ΝΑΣΑ
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία,
άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα
απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη
άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.