Sporing af et soludbrud gennem solsystemet

Ti rumfartøjer, fra ESA's Venus Express til NASA's Voyager-2, mærkede effekten af ​​et soludbrud, da det skyllede gennem solsystemet, mens tre andre satellitter så på, giver et unikt perspektiv på denne rumvejrbegivenhed.

Forskere, der arbejder på ESA's Mars Express, så frem til at undersøge virkningerne af det tætte møde af Comet Siding Spring på den røde planets atmosfære den 19. oktober 2014, men i stedet fandt de, hvad der viste sig at være aftryk af en solbegivenhed.

Selvom dette gjorde analysen af ​​eventuelle kometrelaterede effekter langt mere kompleks end forventet, det udløste en af ​​de største samarbejdsbestræbelser på at spore rejsen af ​​en interplanetarisk 'koronal masseudslyngning' – en CME – fra solen til det ydre solsystems fjerne områder.

Selvom Jorden ikke selv var i skudlinjen, en række solseende satellitter nær Jorden – ESA's Proba-2, ESA/NASA SOHO og NASA's Solar Dynamics Observatory – havde været vidne til et kraftigt soludbrud et par dage tidligere, den 14. oktober.

NASAs Stereo-A fangede ikke kun billeder af den anden side af solen med hensyn til Jorden, men indsamlede også in situ information, da CME skyndte sig forbi.

Takket være de tilfældige placeringer af andre satellitter, der ligger i retning af CME's rejse, utvetydige påvisninger blev foretaget af tre Mars-kredsløb – ESA's Mars Express, NASAs Maven og Mars Odyssey – og NASAs Curiosity Rover, der opererer på den røde planets overflade, ESA's Rosetta ved Comet 67P/Churyumov–Gerasimenko, og den internationale Cassini-mission ved Saturn.

Hints blev endda fundet så langt ude som NASAs New Horizons, som nærmede sig Pluto på det tidspunkt, og videre til Voyager-2. Imidlertid, på disse store afstande er det muligt, at beviser for dette specifikke udbrud kan være smeltet sammen med baggrundssolvinden.

"CME-hastigheder med afstand fra solen er ikke godt forstået, især i det ydre solsystem, " siger ESA's Olivier Witasse, der ledede undersøgelsen.

"Takket være de præcise timinger af adskillige in situ målinger, vi kan bedre forstå processen, og feed vores resultater tilbage til modeller."

Målingerne giver en indikation af CME'ens hastighed og kørselsretning, som spreder sig ud over en vinkel på mindst 116º for at nå Venus Express og Stereo-A på den østlige flanke, og rumfartøjet ved Mars og Comet 67P Churyumov-Gerasimenko på den vestlige flanke.

Fra et oprindeligt maksimum på omkring 1000 km/s estimeret ved solen, et kraftigt fald til 647 km/s blev målt af Mars Express tre dage senere, falder yderligere til 550 km/s ved Rosetta efter fem dage. Dette blev efterfulgt af et mere gradvist fald til 450-500 km/s på afstanden til Saturn en måned siden begivenheden.

Dataene afslørede også udviklingen af ​​CME's magnetiske struktur, med virkningerne af rumfartøjer i flere dage, giver nyttig indsigt i rumvejreffekter ved forskellige planetariske legemer. Signaturerne på de forskellige rumfartøjer inkluderede typisk et første chok, en styrkelse af magnetfeltet, og stigninger i solvindhastigheden.

I tilfældet med ESA's Venus Express, dens videnskabspakke var ikke tændt, fordi Venus var "bag" solen set fra Jorden, begrænser kommunikationsmulighederne.

En svag indikation blev udledt af, at dens stjernesporer var overvældet af stråling på det forventede tidspunkt for passage.

Desuden, flere fartøjer med strålingsmonitorer – Curiosity, Mars Odyssey, Rosetta og Cassini - afslørede en interessant og velkendt effekt:et pludseligt fald i galaktiske kosmiske stråler. Når en CME går forbi, det virker som en beskyttende boble, midlertidigt at feje de kosmiske stråler til side og delvist afskærme planeten eller rumfartøjet.

Et fald på omkring 20 procent i kosmiske stråler blev observeret på Mars - en af ​​de dybeste registrerede på den røde planet - og varede i omkring 35 timer. Hos Rosetta blev der set en reduktion på 17 procent, der varede i 60 timer, mens reduktionen ved Saturn var lidt lavere og varede i omkring fire dage. Stigningen i varigheden af ​​den kosmiske stråledepression svarer til en opbremsning af CME og det bredere område, over hvilket det blev spredt over større afstande.

"Sammenligningen af ​​faldet i galaktisk kosmisk stråletilstrømning på tre vidt adskilte steder på grund af den samme CME er ret ny, " siger Olivier. "Mens multirumfartøjsobservationer af CME'er er blevet udført tidligere, det er ualmindeligt, at omstændighederne er sådanne, at de omfatter så mange spredt over det indre og ydre solsystem som dette.

"Endelig, vender tilbage til vores oprindelige tilsigtede observation af passagen af ​​Comet Siding Spring på Mars, Resultaterne viser vigtigheden af ​​at have en rumvejrskontekst for at forstå, hvordan disse solbegivenheder kan påvirke eller endda maskere kometens signatur i en planets atmosfære."

"Interplanetarisk koronal masseudstødning observeret ved Stereo-A, Mars, komet 67P/Churyumov-Gerasimenko, Saturn og New Horizons på vej til Pluto. Sammenligning af dens Forbush falder på 1,4, 3,1 og 9,9 AU, " af O. Witasse et al. er udgivet i Journal of Geophysical Research:Space Physics , et tidsskrift fra American Geophysical Union.