Parker Solar Probe sporer solvinden til sin kilde på solens overflade:koronale huller

For et år siden, NASAs Parker Solar Probe fløj tættere på solen end nogen satellit i historien. indsamler en spektakulær skare af data fra selve kanten af ​​solens million-graders korona.

Nu, at data har gjort det muligt for solfysikere at kortlægge kilden til en vigtig komponent af solvinden, der konstant peber jordens atmosfære, mens de afslører mærkelige magnetfeltvendinger, der kunne accelerere disse partikler mod vores planet.

Disse accelererede partikler interagerer med Jordens magnetfelt, genererer det farverige nord- og sydlys. Men de har også potentialet til at skade elnettet og telekommunikationsnetværket på Jordens overflade, true kredsende satellitter og måske bringe astronauter i fare i rummet.

Jo mere solfysikere forstår solens magnetiske miljø, og hvordan den kaster solvindpartikler mod planeterne, jo bedre vil de være i stand til at forudsige begivenheder og forhindre skader.

"Der var en større rumvejrbegivenhed i 1859, der sprængte telegrafnetværk på Jorden, og en i 1972, der udløste flådeminer i Nordvietnam, kun fra de elektriske strømme, der genereres af solstormen, " sagde Stuart Bale, et University of California, Berkeley, professor i fysik og hovedforfatter til en artikel om nye resultater fra sondens FIELDS-eksperiment. "Vi er meget mere et teknologisk samfund, end vi var i 1972, kommunikationsnetværkene og elnettet på Jorden er ekstraordinært komplekse, så store forstyrrelser fra solen er potentielt en meget alvorlig ting. Hvis vi kunne forudsige rumvejr, vi kunne lukke ned eller isolere dele af elnettet, eller lukke satellitsystemer, der kan være sårbare."

Journalen Natur vil lægge disse fund online den 4. december i et af fire artikler, der beskriver alle de nye fund fra sondens nærmøde med solen i 2018. Alle fire artikler vil blive vist i den trykte udgave af tidsskriftet den 12. december.

Koronale huller

Et af hovedmålene med Parker Solar Probe er at opdage kilden til den "langsomme" solvind, og hvordan den accelereres i solens varme atmosfære - solkoronaen på 1 million grader Celsius (ca. 2 millioner grader Fahrenheit). . Solvinden består af ladede partikler, mest protoner og heliumkerner, bevæger sig langs solens magnetfeltlinjer. Den såkaldte "hurtige" solvind, klokket til mellem 500 og 1, 000 kilometer i sekundet, er kendt for at komme fra store huller i solkoronaen ved solens nord- og sydpol. Men oprindelsen til den "langsomme" solvind, som er tættere, men omkring halvdelen af ​​hastigheden af ​​den "hurtige" solvind, er dårligere forstået.

Dataene fra sondens første tætte møde - sonden har siden haft to andre intime møder under den nærmeste tilgang, eller perihelium, af dens kredsløb omkring solen - afslører et væld af ny fysik.

"De første tre møder af solsonden, som vi har haft indtil videre, har været spektakulære, " sagde Bale, hovedefterforskeren for FIELDS. "Vi kan se den magnetiske struktur af koronaen, som fortæller os, at solvinden kommer frem fra små koronale huller; vi ser impulsiv aktivitet, store jetfly eller switchbacks, som vi tror er relateret til solvindens oprindelse; vi ser ustabilitet - selve gassen er ustabil og genererer bølger af sig selv. Og vi er også overraskede over det voldsomme i støvmiljøet i den indre heliosfære."

Under hvert tæt møde, sonden parkerede så længe som en uge over et koronalt hul, der strømmede solvindpartikler langs magnetfeltlinjer forbi sonden, giver instrumenter ombord på sonden et hidtil uset blik på, hvad der skete på soloverfladen nedenfor.

Takket være ekstrem ultraviolet kortlægning af solen af ​​andre rumfartøjer, såsom STEREO, Bale og hans kolleger var i stand til at spore vinden og de magnetiske felter tilbage til en kilde - koronale huller - som stærkt tyder på, at disse huller er kilden til den langsomme solvind. Koronale huller, som er relateret til solpletter, er områder, der er køligere og mindre tætte end den omgivende korona.

Det uventede var en række vendinger i magnetfeltet, da det strømmede forbi rumfartøjet. I disse perioder, magnetfeltet pludselig vendte sig selv med 180 grader og derefter, sekunder til timer senere, vendt tilbage.

"Disse switchbacks er sandsynligvis forbundet med en slags plasmastråler, " sagde Bale. "Min egen følelse er, at disse switchbacks, eller jetfly, er centrale for solvindvarmeproblemet."

Komet støv

En anden overraskelse var støvet, der fyldte rumfartøjet gentagne gange under hver forbiflyvning ved perihelium - det punkt i kredsløbet, hvor rumfartøjet var tættest på solen. Sandsynligvis mindre end en mikron, som er en tusindedel af en millimeter, støvpartiklerne er sandsynligvis affald fra asteroider eller kometer, der smeltede nær solen og efterlod deres fangede støv. Det støv kredser nu om solen, og Bale har mistanke om, at meget af det at ramme rumfartøjet bliver slynget ud af let tryk og bestemt til at undslippe solsystemet helt.

Bale sagde, at at studere solvinden fra Jorden er som at studere kilden til et vandfald fra nær bunden, hvor turbulensen slører, hvad der sker på toppen.

"Nu, med Parker Solar Probe, vi kommer tættere og tættere på toppen af ​​vandfaldet, og vi kan se, at der er en underliggende struktur, " sagde han. "Ved kilden, det, vi ser, er noget, der er sammenhængende med impulsive jetfly ovenpå. Du har et lille hul - et koronalt hul - og solvinden kommer ud af det i en jævn strøm. Men derefter, Oven på det, der er jetfly. Når du kommer helt nedstrøms fra den på Jorden, det hele er bare blandet sammen."

Bale vil diskutere resultaterne fra det første tætte møde og sammenligne dem med dem fra de to efterfølgende tætte møder i samtaler ved det kommende møde i American Geophysical Union i San Francisco, der starter den 8. december.

"Vi har arbejdet næsten døgnet rundt i et årti på denne ting, så at se dataene ... det er bare en fornøjelse, " sagde Bale. "Det er et stort tilfælde af forsinket tilfredsstillelse, men det er fantastiske ting."