Wigilia 2024 roku przyniosła rekord. Parker Solar Probe NASA znalazła się w odległości zaledwie 6,1 miliona kilometrów od rozżarzonej powierzchni naszej gwiazdy. Zebrane w tym szaleńczym przelocie dane zaczynają rewidować podręczniki do astrofizyki i oferują pierwsze realne wyjaśnienie zjawiska, które od dawna było tylko teoretyczną zagadką.
Nowe narzędzie analizy. ALPS bada rzeczywiste dane zamiast modeli.
Kluczem do przełomu okazało się stworzenie zaawansowanego narzędzia numerycznego o nazwie Arbitrary Linear Plasma Solver (ALPS). Opracowany przez zespół pod kierunkiem Kristophera Kleina z University of Arizona, algorytm dokonuje analizy rzeczywistych rozkładów cząstek zmierzonych przez Parker Solar Probe. To zasadnicza różnica w porównaniu z wcześniejszymi metodami, które opierały się głównie na uproszczonych, teoretycznych modelach. Dzięki temu naukowcy mogli precyzyjnie prześledzić, w jaki sposób energia rozdziela się między różne typy naładowanych cząstek w wietrze słonecznym.
Czytaj także: Niebywały przelot Parker Solar Probe. Wyczyn na miarę lądowania na Księżycu
Odkryto fascynujące zjawisko określane mianem tłumienia. W miejscu, gdzie wiatr słoneczny uwalnia się spod wpływu gwiazdy, cząstki rzeczywiście zaczynają się ochładzać, ale proces ten zachodzi znacznie wolniej, niż zakładały klasyczne modele ekspansji. Ta powolna utrata energii sugeruje, że plazma musi cały czas otrzymywać dodatkowe „doładowanie”. Publikacja w Geophysical Research Letters pokazuje wyraźnie, że dotychczasowe symulacje komputerowe, choć użyteczne, były zbyt daleko idącym uproszczeniem skomplikowanej rzeczywistości.
Dlaczego to ważne dla nas. Pogoda kosmiczna to nie abstrakcja.
Rozwiązanie akademickiego paradoksu ma całkiem praktyczne konsekwencje. Zrozumienie mechanizmów rządzących atmosferą Słońca jest kluczowe dla przewidywania tzw. pogody kosmicznej. Gwałtowne erupcje, jak koronalne wyrzuty masy, mogą poważnie zakłócić pracę satelitów, od których zależy nawigacja GPS i globalna komunikacja. Sieci energetyczne na Ziemi także są na nie wrażliwe – pamiętamy choćby spektakularną burzę geomagnetyczną z 1989 roku, która wywołała blackout w kanadyjskim Quebecu.
Dokładniejsze modele prognostyczne oznaczają możliwość wydawania wcześniejszych ostrzeżeń. To sprawa bezpieczeństwa dla astronautów na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, narażonych na zwiększone promieniowanie, oraz dla załóg samolotów pasażerskich na trasach polarnych, które muszą być czasem przekierowywane. Misja Parker Solar Probe, która wykorzystała siedem asyst grawitacyjnych przy Wenus, by dotrzeć tak blisko Słońca, i której osłona termiczna o grubości 11,5 centymetra znosi temperatury przekraczające 1370 stopni Celsjusza, była tego warta właśnie ze względu na te realne korzyści.
Więcej niż tylko Słońce. Wnioski dla całej astrofizyki.
Odkryte mechanizmy ogrzewania i tłumienia w plazmie słonecznej mają uniwersalny charakter. Analogiczne procesy fizyczne zachodzą w gazie międzygwiezdnym, w dyskach materii wirującej wokół czarnych dziur czy w ekstremalnym otoczeniu gwiazd neutronowych. Zrozumienie, w jaki sposób energia rozprasza się w relatywnie bliskim i dostępnym do badań laboratorium, jakim jest nasza własna gwiazda, daje astronomom lepsze narzędzia do modelowania tych odległych i nieprzyjaznych środowisk.
Czytaj także: Tak blisko Słońca jeszcze nie byliśmy. Sonda Parker Solar Probe sfotografowała narodziny wiatru słonecznego z bliska
Finansowane przez NASA i międzynarodowe instytuty naukowe badania otwierają nowy etap. Po raz pierwszy fizycy plazmy mogą weryfikować swoje teorie na podstawie bezpośrednich pomiarów z tak ekstremalnych warunków. Parker Solar Probe wciąż zbiera dane podczas kolejnych orbit, a każde zbliżenie poszerza naszą wiedzę o procesach kształtujących heliosferę – ogromną magnetosferę otaczającą cały Układ Słoneczny. Stuletnia zagadka korony słonecznej nie jest jeszcze w pełni rozwiązana, ale w końcu przestajemy się nią tylko teoretycznie zadziwiać, a zaczynamy ją naprawdę rozumieć.