Nowe analizy danych z sondy Parker Solar Probe sugerują, że część takich rozbłysków może zdradzać obecność ukrytych struktur magnetycznych blisko Słońca – tzw. switchbacków, czyli gwałtownych odchyleń linii pola magnetycznego. To trochę tak, jakbyśmy nie widzieli samej drogi, ale obserwowali samochód jadący po niej z ogromną prędkością. Jeżeli nagle zmienia tor, zwalnia albo jego ruch zaczyna wyglądać inaczej, można z tego odtworzyć coś o kształcie trasy. W tym przypadku samochodem są wiązki elektronów, drogą linie pola magnetycznego, a śladem – emisja radiowa rejestrowana przez instrumenty sondy.
Rozbłyski radiowe typu III są jak zapis ruchu po niewidzialnych torach
Rozbłyski radiowe typu III powstają, gdy elektrony wyrzucone ze Słońca pędzą wzdłuż otwartych linii pola magnetycznego przez koronę i heliosferę. Poruszają się z dużą częścią prędkości światła, a po drodze generują emisję radiową związaną z plazmą. Dla naukowców takie sygnały są czymś znacznie cenniejszym niż kosmiczny szum w tle. To zapis przejazdu przez środowisko, którego nie da się łatwo dotknąć sondą w każdym miejscu naraz.
Kluczowa jest zmiana częstotliwości w czasie. Gdy wiązka elektronów oddala się od Słońca, przechodzi przez plazmę o innej gęstości, a rozbłysk radiowy “zjeżdża” po częstotliwościach niczym dźwięk syreny mijającej nas na ulicy, tylko w dużo bardziej egzotycznej, słonecznej wersji. Przy prostym, radialnym ruchu taki dryf powinien stopniowo słabnąć w dość przewidywalny sposób. Kłopot w tym, że Słońce rzadko zachowuje się jak podręcznikowa ilustracja. W danych pojawiają się drobne struktury, nagłe zmiany i odchylenia, które sugerują, że elektrony nie zawsze lecą po gładkiej, spokojnej trasie.
Switchbacki można sobie wyobrazić jako lokalne zawinięcia lub gwałtowne odchylenia pola magnetycznego. Nie są materialną przeszkodą, raczej zmianą kierunku niewidzialnej prowadnicy, po której poruszają się cząstki. Parker Solar Probe już wcześniej rejestrowała takie struktury w pobliżu Słońca, co było jednym z bardziej fascynujących elementów tej misji. Teraz badacze sprawdzili, czy podobne odchylenia mogą zostawiać podpis w rozbłyskach radiowych typu III. Przeanalizowano 24 międzyplanetarne rozbłyski typu III zarejestrowane przez Parker Solar Probe w ciągu jednego tygodnia.
Po przeliczeniu częstotliwości na odległość i porównaniu wyników z modelem okazało się, że połowa zdarzeń wykazuje odchylenia przekraczające poziom szumu pomiarowego. Średnie przesunięcie wyniosło 1,1 promienia Słońca, co w tej skali nie jest kosmetyczną korektą, lecz znakiem, że po drodze wydarzyło się coś większego.
Takie zmiany można tłumaczyć wahaniami gęstości plazmy albo odchyleniami pola magnetycznego. W części przypadków zwykłe zmiany gęstości musiałyby jednak być bardzo duże, wręcz mało przekonujące. Dlatego autorzy analizy wskazują, że dla czterech szczególnie wyraźnych rozbłysków bardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem są właśnie odchylenia magnetyczne, podobne do switchbacków. Modele sugerują, że obserwowane sygnały dałoby się powiązać z odchyleniami pola rzędu 23–88 stopni na skalach od 1,8 do 6,4 promienia Słońca.
Parker Solar Probe zachowuje się jak reporter wysłany za kulisy Słońca
Parker Solar Probe jest jedną z tych misji, które pozwoliły wysłać sondę tak blisko Słońca, jak tylko pozwala inżynieria, i sprawdzić, co naprawdę dzieje się w miejscu, które przez dekady znaliśmy głównie z modeli, obserwacji z daleka i pośrednich tropów. Dzięki temu nie patrzymy już wyłącznie na słoneczny spektakl z bezpiecznego fotela na Ziemi. Mamy instrumenty lecące przez okolice, gdzie rodzi się wiatr słoneczny, gdzie pole magnetyczne pracuje gwałtownie, a plazma układa scenariusz dla pogody kosmicznej.
Radiowe rozbłyski działają tu jak podsłuch z niedostępnych korytarzy. Nie widać każdego zakrętu, ale można usłyszeć, że ktoś po nich przebiegł. To szczególnie ważne, bo struktura pola magnetycznego blisko Słońca wpływa na to, jak energia i cząstki rozchodzą się później przez heliosferę. A heliosfera nie jest abstrakcyjną bańką z podręcznika. To przestrzeń, w której poruszają się planety, satelity, sondy i cała nasza technologiczna infrastruktura narażona na kaprysy aktywności słonecznej.
Badanie takich struktur pomaga lepiej rozumieć wiatr słoneczny i pogodę kosmiczną. Gdy ze Słońca płynie strumień cząstek, jego droga przez przestrzeń międzyplanetarną nie odbywa się po idealnie uporządkowanych liniach. Magnetyczne odchylenia, turbulencje i zmiany gęstości mogą wpływać na rozchodzenie się energii, transport cząstek i późniejsze skutki obserwowane bliżej Ziemi. A przy silniejszej aktywności Słońca stawką są już nie tylko ładne zorze polarne, lecz także łączność, satelity, nawigacja i sieci energetyczne.
Potężne struktury wokół Słońca można tropić przez krótkie radiowe “piski” rejestrowane w danych. Kosmos nie zawsze daje nam wielkie, ostre zdjęcie z podpisem. Częściej zostawia ślady, które trzeba czytać jak detektyw czytający układ zadrapań na podłodze. Rozbłysk typu III trwa krótko, ale niesie informację o trasie elektronów, a trasa elektronów może zdradzić niewidzialne odkształcenia pola magnetycznego.