Ti ting, vi har lært om solen fra NASAs SDO i dette årti

I februar 2020, NASAs Solar Dynamics Observatory – SDO – fejrer sit 10. år i rummet. I løbet af det sidste årti har rumfartøjet holdt konstant øje med solen, studerer, hvordan solen skaber solaktivitet og driver rumvejret - de dynamiske forhold i rummet, der påvirker hele solsystemet, inklusive Jorden.

Siden lanceringen den 11. februar, 2010, SDO har samlet millioner af videnskabelige billeder af vores nærmeste stjerne, giver videnskabsfolk ny indsigt i dets virke. SDO's målinger af solen - fra det indre til atmosfæren, magnetfelt, og energiproduktion - har i høj grad bidraget til vores forståelse af vores nærmeste stjerne. SDO's billeder er også blevet ikoniske - hvis du nogensinde har set et nærbillede af aktivitet på solen, det var sandsynligvis fra et SDO-billede.

SDO's lange karriere i rummet har givet den mulighed for at være vidne til næsten en hel solcyklus - solens 11-årige aktivitetscyklus. Her er et par højdepunkter af SDO's præstationer gennem årene.

1. Fantastiske Flares

SDO har været vidne til utallige forbløffende udbrud – gigantiske udbrud af plasma frigivet fra soloverfladen – hvoraf mange er blevet til ikoniske billeder af den vildskab, vores nærmeste stjerne. I det første halvandet år, SDO så næsten 200 soludbrud, hvilket gjorde det muligt for videnskabsmænd at få øje på et mønster. De bemærkede, at omkring 15 % af opblussene havde en "senfaseudbrud", der ville følge minutter til timer efter den første opblussen. Ved at studere denne særlige klasse, forskere fik en bedre forståelse af, hvor meget energi der produceres, når solen går i udbrud.

2. Soltornadoer

I februar 2012 SDO tog billeder, der viser mærkelige plasmatornadoer på soloverfladen. Senere observationer fandt disse tornadoer, som blev skabt af magnetiske felter, der drejede plasmaet, kunne rotere med hastigheder op til 186, 000 miles i timen. På jorden, tornadoer når kun hastigheder på 300 miles i timen.

3. Kæmpebølger

Det bølgende hav af plasma på soloverfladen kan skabe gigantiske bølger, der rejser rundt om solen med op til 3 millioner miles i timen. Disse bølger, opkaldt EIT-bølger efter et instrument af samme navn på rumfartøjet Solar and Heliophysics Observatory, der først opdagede dem, blev afbildet i høj opløsning af SDO i 2010. Observationerne viste for første gang, hvordan bølgerne bevæger sig hen over overfladen. Forskere formoder, at disse bølger er drevet af koronale masseudstødninger, som spyer skyer af plasma fra solens overflade ind i solsystemet.

4. Brændbare kometer

I årenes løb, SDO har set to kometer flyve forbi solen. I december 2011 videnskabsmand så, hvordan kometen Lovejoy formåede at overleve den intense opvarmning, da den passerede 516, 000 miles over soloverfladen. Kometen ISON i 2013 overlevede ikke sit møde. Gennem observationer som disse, SDO har givet forskere ny information om, hvordan solen interagerer med kometer.

5. Global Cirkulation

Uden fast overflade, hele solen flyder konstant på grund af den intense varme, der forsøger at undslippe, og solens rotation. Bevæger sig på de midterste breddegrader er store cirkulationsmønstre kaldet Meridoniaal cirkulation. SDO's observationer afslørede, at disse kredsløb er meget mere komplekse end forskerne oprindeligt troede og er forbundet med solpletproduktion. Disse cirkulationsmønstre kan endda forklare, hvorfor en halvkugle til tider kan have flere solpletter end en anden.

6. Forudsigelse af fremtiden

Solens udstrømning af materiale fra koronale masseudstødninger, eller CME'er, og solvindens hastighed over solsystemet. Når de interagerer med Jordens magnetiske miljø, de kan fremkalde rumvejr, som kan være farligt for rumfartøjer og astronauter. Ved at bruge data fra SDO, NASA-forskere har arbejdet på at modellere vejen for en CME, når den bevæger sig hen over solsystemet for at forudsige dens potentielle effekt på Jorden. Den lange basislinje for solobservationer har også hjulpet videnskabsmænd med at danne yderligere maskinlæringsmodeller for at forsøge at forudsige, hvornår solen kan frigive en CME.

7. Koronale dæmpninger

Solens piskede overhedede ydre atmosfære - koronaen - dæmpes nogle gange. Forskere, der studerer koronal dæmpning, har fundet ud af, at de er forbundet med CME'er, som er de vigtigste drivkræfter bag de alvorlige rumvejrshændelser, der kan skade satellitter og skade astronauter. Ved hjælp af en statistisk analyse af det store antal hændelser set med SDO, videnskabsmænd var i stand til at beregne massen og hastigheden af ​​jordstyrede CME'er - den farligste type. Ved at forbinde koronal dæmpning til størrelsen af ​​CME'er, forskere håber at være i stand til at studere rumvejrets virkninger omkring andre stjerner, som er for fjerne til direkte at måle deres CME'er.

8. Død og fødsel af en solcyklus

Med et årti af observationer, SDO har nu set næsten en komplet 11-årig solcyklus. Startende nær begyndelsen af ​​solcyklus 24, SDO så, mens solens aktivitet steg op til solmaksimum og derefter falmede til det nuværende igangværende solminimum. Disse flerårige observationer hjælper videnskabsmænd med at forstå tegn, der signalerer tilbagegangen af ​​en solcyklus og begyndelsen af ​​den næste.

9. Polære koronale huller

Til tider er solens overflade markeret af store mørke pletter kaldet koronale huller, hvor ekstrem ultraviolet emission er lav. Forbundet med solens magnetfelt, hullerne følger solcyklussen, stigende ved solmaksimum. Når de dannes i toppen og bunden på solen, kaldes de polære koronale huller, og SDO-forskere var i stand til at bruge deres forsvinden til at bestemme, hvornår solens magnetfelt vendte - en nøgleindikator for, hvornår solen når solmaksimum.

10. Nye magnetiske eksplosioner

I slutningen af ​​årtiet i december 2019, SDO-observationer gjorde det muligt for forskere at opdage en helt ny type magnetisk eksplosion. Denne specielle type - kaldet spontan magnetisk genforbindelse (i forhold til tidligere observerede mere generelle former for magnetisk genforbindelse) - hjalp med at bekræfte en årtier gammel teori. Det kan også hjælpe videnskabsmænd med at forstå, hvorfor solatmosfæren er så varm, bedre forudsige rumvejr, og føre til gennembrud i kontrolleret fusion og laboratorieplasmaforsøg.

I sit 10. år, SDO får selskab af en ny fælles ESA-NASA-mission, Solar Orbiter. Med en skrå bane, Solar Orbiter vil være i stand til at se de polare områder, som SDO har begrænset dækning for. Solar Orbiter har også komplementære instrumenter, der vil tillade de to missioner at arbejde sammen for at skabe 3-D billeder af strukturer under solens synlige overflade, give forskerne en endnu større forståelse af solaktivitet i de kommende år.