Hvorfor er solens atmosfære så varm? Rumfartøjet begynder at opklare vores stjerners mysterier

Hvis du beder et barn om at male et billede af solen, du vil højst sandsynligt få en lys gul cirkel på et stykke papir. Dette er faktisk ret præcist, givet, at solen er en kugle af varm gas, og at dens overflade (kaldet fotosfæren) for det meste skinner i stærkt gult lys. Den gule farve bestemmes af fotosfærens temperatur, hvilket er omkring 5, 500°C.

Faktisk, solen ligner nogle gange stort set præcis et barns tegning. Under en solformørkelse, solens ydre atmosfære, kaldet solkoronaen, kan faktisk ses som en lys cirkel, med månen, der blokerer resten af ​​sollys. Som solen nedenfor, koronaen består af et plasma - en gas af ladede partikler. For omkring 80 år siden, videnskabsmænd fandt ud af, at temperaturen på solkoronaen faktisk er meget varmere end overfladen, ved et par millioner grader celsius. Denne opdagelse har forundret området for solfysik lige siden.

Koronaens høje temperaturer får den til at udvide sig ind i rummet som en kontinuerlig udstrømning af plasma kaldet solvinden. Men hvordan solen accelererer denne vind er et andet kæmpe mysterium. Heldigvis, NASA's Parker Solar Probe, har for nylig opnået et nært møde med solen og er begyndt at besvare disse og mange andre spørgsmål - med de første resultater netop offentliggjort i en række artikler i Natur (se her, her, her og her).

Hvor ingen har været før

De første ideer til en mission for at afsløre solens mysterier går tilbage til 1950'erne. Men det barske miljø nær solen viste sig at være for udfordrende for rumfartøjsteknologier dengang.

I 2018, NASA lancerede endelig Parker Solar Probe for at forfølge denne tidlige drøm. Dens kredsløb vil bringe rumfartøjet tættere og tættere på solen i løbet af de kommende år. Ved sit nærmeste møde i 2024, det vil være godt seks millioner kilometer væk fra solen. Selvom dette tal stadig lyder ret stort, det er meget tættere på solen, end noget rumfartøj nogensinde har været før. Til sammenligning, Jorden kredser om solen i en afstand af 150 millioner kilometer.

Instrumenterne på rumfartøjet måler direkte sol-vindplasmaet og de elektromagnetiske felter omkring rumfartøjet. Rumfartøjet måler også energiske partikler, som er ioner (atomer, der har mistet elektroner) eller elektroner, der rejser meget hurtigere end solvinden. Sonden har endda et billedinstrument om bord, der tager billeder af koronaen.

Første resultater

Parker Solar Probes første målinger viser, at variationer i vindens hastighed og i magnetfeltet er meget større end observeret nær Jorden. For eksempel, magnetfeltsensorerne registrerede store vendinger i retning af magnetfeltet.

Vi aner ikke, hvad disse "switchbacks" egentlig er. Men målingerne viser, at de falder sammen med stigninger i hastigheden af ​​solvinden, der strømmer væk fra solen. Dette sker gennem korte og stærke "jets" — stigninger i solvindens strømningshastighed med en varighed på blot et par minutter.

Den nøjagtige karakter af de magnetiske switchbacks og jetfly er bestemt et puslespil, som vi skal løse i fremtiden. De er så intensive, at de faktisk kan være en vigtig faktor for at drive solvindens acceleration.

Instrumenterne på sonden registrerede også mange mindre udsving i de elektromagnetiske felter. Ligesom switchbacks, vi har kendt til deres eksistens fra tidligere målinger, men deres intensitet nær solen er virkelig overraskende. Dette tyder på, at de faktisk kan have en vigtig rolle i opvarmningen af ​​solkoronaen samt accelerere solvinden.

Et andet interessant fund kom efter forekomsten af ​​et soludbrud - et lysende udbrud af ultraviolet stråling i koronaen. Sondens detektorer målte partikler, der var blevet accelereret i et aktivt område i koronaen. Tidspunktet for ankomsten af ​​disse partikler afslørede, at de havde rejst en længere afstand fra solen end forventet. Da de energiske partikler følger magnetfeltlinjer fra solen, denne længere rejsetid tyder på, at magnetfeltet har mere struktur mellem solen og sonden end tidligere antaget.

Billedinstrumentet så også signaturer af koronale masseudstødninger nær solen. Det er store udbrud af materiale, der stammer fra solkoronaen. Studiet af disse udbrud er ret vigtigt for vores samfund. Hvis en stor koronal masseudstødning rammer Jorden, det kan forårsage en masse forstyrrelser, såsom strømafbrydelser, tab af GPS-signaler, afbrydelser af radiokommunikation og skade for flyrejsende og astronauter.

Selv efter sondens første resultater, mange spørgsmål forbliver åbne. Imidlertid, at gå tættere på solen har allerede vist sig at være det absolut værd. I de kommende år vil rumfartøjet gå endnu tættere på – og jeg er sikker på, at dets moderne instrumenter vil muliggøre adskillige nye videnskabelige opdagelser.

De af os, der arbejder i marken, er meget begejstrede for udsigten til, at disse målinger snart vil hjælpe os med at knække solens største mysterier – hvorfor solkoronaen er så varm, og hvordan solvinden accelereres.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.