Μια πρωτοποριακή νέα μέτρηση από το διαστημόπλοιο Solar Orbiter και το Parker Solar Probe φέρνει τους επιστήμονες πιο κοντά από ποτέ στην επίλυση ενός μακροχρόνιου μυστηρίου που περιβάλλει τον Ήλιο. Παραδόξως, η ατμόσφαιρα του οικοδεσπότη αστέρα μας, ή η κορώνα, είναι εκπληκτικά πιο ζεστή από την επιφάνεια του Ήλιου, παρόλο που απέχει πολύ από την προφανή πηγή της θερμότητας του Ήλιου – ένα μυστήριο που προβληματίζει τους φυσικούς για περίπου 65 χρόνια.
Η συνεργασία μεταξύ αυτών των δύο οργάνων κατέστη δυνατή όταν το Solar Orbiter, που λειτουργεί από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA), πραγματοποίησε αεροβική στο διάστημα. Αυτοί οι ελιγμοί επέτρεψαν στο διαστημόπλοιο να παρατηρήσει ταυτόχρονα τον Ήλιο και τον ηλιακό ανιχνευτή Parker της NASA. Τελικά, αυτό επέτρεψε ταυτόχρονες ηλιακές παρατηρήσεις μεταξύ των δύο, οι οποίες μαζί έδειξαν ότι η διαταραχή πιθανότατα θέρμαινε το ηλιακό στέμμα σε απίστευτες θερμοκρασίες.
«Η δυνατότητα χρήσης τόσο του Solar Orbiter όσο και του Parker Solar Probe έχει πραγματικά ανοίξει μια εντελώς νέα διάσταση σε αυτήν την έρευνα», λέει ο Gary Zank, συν-συγγραφέας μιας μελέτης για τα ευρήματα και ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα στο Huntsville. . είπε σε δήλωσή του.
Αυτή η ομάδα έλυσε τελικά το λεγόμενο «παζλ θέρμανσης κορώνας», το οποίο περιστρέφεται γύρω από αυτήν τη θερμική απόκλιση μεταξύ του κορώνα, που αποτελείται από ένα ηλεκτρικά φορτισμένο, θολό αέριο που ονομάζεται πλάσμα, και της επιφάνειας του Ήλιου ή της φωτόσφαιρας.
Σχετίζεται με: Οι επιστήμονες μπορεί τελικά να ξέρουν γιατί η εξωτερική ατμόσφαιρα του Ήλιου είναι τόσο παράξενα καυτή
Ποιο είναι το μυστικό της στεφανιαίας θέρμανσης;
Οι θερμοκρασίες της κορώνας μπορεί να φτάσουν τους 1,8 εκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ (1.000.000 βαθμούς Κελσίου), ενώ 1.000 μίλια κάτω από αυτό, η φωτόσφαιρα φτάνει μόνο περίπου τους 10.800 βαθμούς Φαρενάιτ (6.000 βαθμούς Κελσίου).
Αυτό είναι ένα ανησυχητικό γεγονός επειδή ο πυρήνας του Ήλιου, όπου συμβαίνει η πυρηνική σύντηξη του υδρογόνου σε ήλιο, είναι από όπου προέρχεται η συντριπτική πλειονότητα της θερμότητας του Ήλιου. Αυτό είναι παρόμοιο με το γεγονός ότι ο αέρας ένα πόδι πάνω από τη φωτιά είναι πιο ζεστός από τον αέρα μια ίντσα μακριά από τη φλόγα.
Η διαφορά στη θερμότητα σημαίνει επίσης ότι πρέπει να υπάρχει ένας άλλος μηχανισμός θέρμανσης που δρα απευθείας στο στέμμα. Μέχρι τώρα, αυτός ο μηχανισμός διέφευγε τους επιστήμονες, αλλά οι αναταράξεις στην ατμόσφαιρα του Ήλιου που θερμαίνουν δραματικά το πλάσμα του στέμματος θεωρούνταν από καιρό μια εύλογη εξήγηση. Ωστόσο, ήταν αδύνατο να επαληθευτεί αυτή η υπόθεση χρησιμοποιώντας δεδομένα από ένα μόνο διαστημόπλοιο.
Οι δορυφόροι μπορούν να εξερευνήσουν τον Ήλιο με δύο τρόπους: μπορούν να έρθουν από κοντά και να κάνουν επιτόπιες μετρήσεις όπως το Parker Solar Probe της NASA ή μπορούν να διεξάγουν πιο απομακρυσμένες έρευνες όπως το Solar Orbiter. Το Solar Probe μελετά το στέμμα από περίπου 26 εκατομμύρια μίλια (42 εκατομμύρια km) από τον Ήλιο, ενώ το Parker Solar Probe αντέχει το καυτό πλάσμα του Ήλιου καθώς περνά περίπου 4 εκατομμύρια μίλια (6,4 εκατομμύρια km) από την επιφάνεια του Ήλιου. .
Αλλά υπάρχει μια αντιστάθμιση μεταξύ των δύο προσεγγίσεων.
Η τηλεπισκόπηση μπορεί να δει τεράστιες λεπτομέρειες για τον Ήλιο, αλλά δυσκολεύεται όταν πρόκειται να συλλάβει τι παίζει η φυσική στο στεφανιαίο πλάσμα. Από την άλλη πλευρά, οι in situ παρατηρήσεις μπορούν να μετρήσουν αυτό το πλάσμα με περισσότερες λεπτομέρειες, αλλά τείνουν να χάνουν τη μεγαλύτερη ηλιακή εικόνα.
Αυτό σημαίνει ότι ο συνδυασμός μετρήσεων μεγάλης κλίμακας γεγονότων στον Ήλιο από το Solar Orbiter με λεπτομερείς παρατηρήσεις του ίδιου φαινομένου από το Parker Solar Probe μπορεί να μας δώσει μια πλήρη εικόνα του Ήλιου με όλες τις περίπλοκες λεπτομέρειες συμπληρωμένες – το καλύτερο από όλα. Και οι δύο κόσμοι.
Ωστόσο, αυτό δεν είναι τόσο ξεκάθαρο όσο φαίνεται. Για να διευκολυνθεί αυτή η ομάδα, το Parker Solar Probe πρέπει να βρίσκεται εντός του οπτικού πεδίου ενός από τα όργανα του Solar Orbiter καθώς και οι δύο παρατηρούν τον Ήλιο από τις σχετικές θέσεις τους.
Πώς οι επιστήμονες πέτυχαν το «καλύτερο και των δύο κόσμων» για να λύσουν το μυστήριο της ηλιακής ενέργειας
Μια ομάδα αστρονόμων, συμπεριλαμβανομένου ενός ερευνητή στο Ιταλικό Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (INAF), Daniele Telloni, ανακάλυψε ότι την 1η Ιουνίου 2022, τα δύο ηλιακά παρατηρητήρια θα βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από την τροχιακή διαμόρφωση που απαιτείται για να συμμετάσχουν σε μια τέτοια ομάδα.
Καθώς το ηλιακό στοιχείο σε τροχιά κοιτάζει τον ήλιο, το Parker Solar Probe θα βρίσκεται στο πλάι, ελαφρώς μακριά από το διαστημικό σκάφος Metis της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας — μια συσκευή που ονομάζεται «στεφανογράφος» που εμποδίζει το φως από τον ήλιο. Η φωτόσφαιρα για απεικόνιση κορώνα είναι ιδανική για μεγάλης κλίμακας απομακρυσμένες παρατηρήσεις.
Προκειμένου να ευθυγραμμιστούν τέλεια τα δύο διαστημόπλοια και να τοποθετηθεί το Parker Solar Probe μπροστά από το Mets, ο ηλιακός καθετήρας περιστράφηκε σε γωνία 45 μοιρών και στη συνέχεια στράφηκε ελαφρώς μακριά από τον Ήλιο.
Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν ως αποτέλεσμα αυτού του καλά σχεδιασμένου ελιγμού που εγκρίθηκε από την ομάδα λειτουργίας του διαστημικού σκάφους απέδωσαν καρπούς, αποκαλύπτοντας μια διαταραχή που θα μπορούσε πραγματικά να μεταφέρει ενέργεια με τον τρόπο που οι ηλιακοί φυσικοί θεωρητικά προέβλεπαν ότι θα προκαλούσε στεφανιαία θέρμανση.
Οι αναταράξεις προκαλούν τη θέρμανση του κορώνα με τρόπο παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει όταν αναδεύεται ο καφές εδώ στη Γη. Η ενέργεια μεταφέρεται σε μικρότερες κλίμακες με τυχαίες κινήσεις στο υγρό ή το αέριο – καφές, πλάσμα – και αυτό μετατρέπει αυτή την ενέργεια σε θερμότητα. Στην περίπτωση της κορώνας, το πλάσμα μαγνητίζεται, που σημαίνει ότι η αποθηκευμένη μαγνητική ενέργεια μπορεί επίσης να μετατραπεί σε θερμότητα.
Η μεταφορά της μαγνητικής και κινητικής ενέργειας από μεγαλύτερες σε μικρότερες κλίμακες είναι η ουσία αυτής της αναταραχής, και σε μικρότερες κλίμακες, επιτρέπει στις διακυμάνσεις να αλληλεπιδρούν με μεμονωμένα σωματίδια, κυρίως θετικά φορτισμένα πρωτόνια, θερμαίνοντάς τα.
Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι το μυστήριο της στεφανιαίας θέρμανσης είναι «κλειστό». Οι επιστήμονες της ηλιακής ενέργειας πρέπει ακόμα να επιβεβαιώσουν τον μηχανισμό που υπονοείται από αυτά τα αποτελέσματα και από τη συνεργασία μεταξύ του Parker Solar Probe και του Solar Probe.
«Πρόκειται για μια επιστημονική πρωτιά», δήλωσε ο επιστήμονας του έργου Solar Orbiter Daniel Mueller. «Αυτή η εργασία αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός για την επίλυση του προβλήματος της στεφανιαίας θέρμανσης».
Ήταν η έρευνα της ομάδας δημοσίευσε την Πέμπτη (14 Σεπτεμβρίου) στο περιοδικό Astrophysical Letters.