Skąd się bierze szybki wiatr słoneczny? Sonda Parker Solar Probe donosi z otoczenia Słońca

W sierpniu 2018 roku z Przylądka Canaveral na Florydzie na szczycie rakiety Delta IV Heavy w swoją misję wystartowała amerykańska sonda kosmiczna Parker Solar Probe. Zgodnie z planem sonda miała zbliżyć się do słońca na tyle, aby wlecieć w jego koronę i na miejscu zbadać zachowanie znajdujących się tam pól magnetycznych, a tym samym zrozumieć proces podgrzewania korony słonecznej do temperatury rzędu milionów stopni i emisji wysokoenergetycznych cząstek wiatru słonecznego wypełniającego całą heliosferę. Od tego czasu misja realizowana jest zgodnie z planem, a na Ziemię właśnie zaczynają docierać informacje, które mogą doprowadzić do rozwiązania wielu zagadek, których źródłem jest Słońce.
Parker Solar Probe
Parker Solar Probe

Sonda Parker Solar Probe od samego początku stanowiła wyzwanie dla swoich projektantów. Inżynierowie wiedzieli, że muszą ją przygotować na warunki, których na Ziemi nawet nie da się odtworzyć. Podczas zbliżeń do Słońca sonda wystawiona jest na promieniowanie słoneczne o natężeniu niemal 500 razy wyższym niż na Ziemi oraz na temperaturę rzędu 1400 stopni Celsjusza. Kluczowe zatem było stworzenie odpowiedniej osłony termicznej dla wszystkich instrumentów badawczych znajdujących się na pokładzie sondy. Za bezpieczeństwo instrumentów odpowiada masywna osłona termiczna z kompozytów pokryta białą farbą ceramiczną. Dzięki temu nawet w bezpośrednim otoczeniu Słońca instrumenty znajdujące się we wnętrzu sondy mierzą się z temperaturą rzędu 30 stopni Celsjusza, czyli taką, jaka aktualnie panuje na terenie Polski.

W najnowszym artykule naukowym opublikowanym 7 czerwca w periodyku Nature naukowcy analizujący dane zebrane przez PSP opisali wnioski z przelotu sondy w odległości 8 milionów kilometrów od Słońca. Instrumenty znajdujące się na jej pokładzie zarejestrowały wąskie strumienie plazmy, które zdają się być emitowane przez linie pola magnetycznego mające swoje źródło w dwóch tzw. dziurach koronalnych, czyli stosunkowo chłodnych regionach atmosfery Słońca.

Wiatr słoneczny składa się z protonów, elektronów oraz jąder atomowych uciekających ze Słońca w całą objętość heliosfery z prędkościami rzędu kilkuset kilometrów na sekundę.

Analizując wiatr słoneczny naukowcy od lat obserwowali strumienie cząstek o dwóch różnych prędkościach. Do teraz jednak nie było wiadomo, jaki proces odpowiada za przyspieszanie “szybkiego” wiatru słonecznego do prędkości dziesięciokrotnie wyższych od “wolnego” wiatru słonecznego. Heliofizycy zakładali, że do przyspieszenia plazmy dochodzi wtedy, gdy tuż przy powierzchni gwiazdy pętle pola magnetycznego podłączają się do długich linii pola magnetycznego skierowanych w przestrzeń kosmiczną (ang. switchback). To właśnie moment połączenia tych pól magnetycznych jest w stanie wystrzelić plazmę w przestrzeń międzyplanetarną. Wychodzi zatem na to, że przyspieszenie cząstek wiatru słonecznego zachodzi tuż przy samej powierzchni gwiazdy.

Czytaj także: Istna dziura w Słońcu, sami zobaczcie. Ta plama jest większa od Ziemi

Dla heliofizyków, ale też dla naukowców zajmujących się tak zwaną kosmiczną pogodą informacje tego typu mogą się okazać niezwykle cenne. Zjawisko rekoneksji magnetycznej bowiem odpowiada nie tylko za szybki wiatr słoneczny, ale także związane jest z rozbłyskami słonecznymi, a także z koronalnymi wyrzutami masy, które są głównymi czynnikami kształtującymi pogodę kosmiczną w całym Układzie Słonecznym.

Jak na razie sonda Parker Solar Probe nie jest w stanie odpowiedzieć na pytanie o to, co sprawia ogrzewanie korony słonecznej do temperatury rzędu kilku milionów stopni Celsjusza. Warto jednak zauważyć, że wstępną odpowiedź na to pytanie mają naukowcy pracujący na Teleskopie Słonecznym Goode’a z Obserwatorium Big Bear. Być może zatem sonda PSP za jakiś czas będzie w stanie ich teorię potwierdzić lub obalić.

Więcej:słońce