Solar orbiters første videnskabelige data viser solen på sit mest stillegående

Tre af Solar Orbiter rumfartøjets instrumenter, inklusive Imperials magnetometer, har frigivet deres første data.

Den Europæiske Rumorganisations Solar Orbiter-rumfartøj blev opsendt i februar 2020 på sin mission for at studere til solen, og det begyndte at indsamle videnskabelige data i juni. Nu, tre af dets ti instrumenter har frigivet deres første tranche af data, afslører solens tilstand i en 'stille' fase.

Solen er kendt for at følge en 11-årig cyklus med solpletaktivitet og er i øjeblikket næsten helt fri for solpletter. Dette forventes at ændre sig i løbet af de kommende år, efterhånden som solpletaktiviteten stiger, får solen til at blive mere aktiv og øger chancerne for ugunstige 'rumvejr'-hændelser, hvor solen frigiver enorme mængder materiale og energi i soludbrud og koronale masseudkast.

Solens aktivitet er tæt forbundet med tilstanden af ​​dens magnetfelt, og dette måles med Imperials instrument ombord på Solar Orbiter, magnetometeret (MAG). Siden juni, MAG har registreret hundredvis af millioner af 'vektorer' – målinger af retningen og styrken af ​​solens magnetfelt.

Solar Orbiter har allerede fløjet inde i Venus' kredsløb, indsamle nogle af de data, der er tættest på solen indtil videre, og vil komme gradvist tættere på i de kommende år. Den kredser i øjeblikket tæt på solens ækvator, som i tider med høj aktivitet ville vise et meget skævt magnetfelt.

I øjeblikket, imidlertid, solens magnetiske 'ækvator' ligger meget fladt i forhold til den sande ækvator, giver rumfartøjet mulighed for at observere felter fra den nordlige magnetiske halvkugle i uger i træk, når blot et par grader nord for ækvator. Tæt på tider med høj solaktivitet, når solens magnetiske ækvator er mere skæv, det er ikke muligt at se en enkelt polaritet af magnetfelt i så lang tid.

Solvindstruktur

MAG har også observeret bølger forårsaget af protoner og elektroner, der strømmer fra solen. Længere ude, nær Jorden, disse partikler er mere jævnt fordelt i solvinden af ​​ladede partikler, der strømmer fra solen, men ved Solar Orbiter er der også 'stråler' protoner og elektroner, der kommer fra solen.

Der ser ud til at være meget mere struktur i solvinden tættere på solen, og dette er yderligere vist af MAG, der bekræfter tilstedeværelsen af ​​"switchbacks" - dramatiske folder i solvinden, som først blev registreret af Parker Solar Probe, en NASA-mission lanceret i 2018.

Solar Orbiter og Parker Solar Probe vil arbejde sammen over de kommende år for at sammenligne data om de samme fænomener i forskellige afstande og kredsløb omkring solen, når den vågner op og går ind i den næste fase af sin solpletcyklus.

Et vidnesbyrd om hårdt arbejde

De data, der frigives i dag, er en del af Solar Orbiters forpligtelse til at frigive data inden for tre måneder efter det er ankommet til jorden - en stram tidsplan for enhver rummission, men særligt udfordrende under en pandemi. Professor Tim Horbury, hovedefterforsker af MAG fra Institut for Fysik i Imperial, siger, at det faktum, at dataene er klar til tiden, vidner om det hårde arbejde fra ingeniørteamet hos Imperial.

"De har arbejdet utrolig hårdt i løbet af de sidste par måneder. Det har været et enormt arbejde, " sagde han. Men det har givet pote. "Der er meget af det, vi udgiver, som ingen rigtig har kigget på i detaljer endnu. Så jeg er sikker på, at der også vil være et helt ekstra sæt af vidundere – vi ved bare ikke, hvad de er endnu. Der er enormt meget for folk at lave, og jeg håber virkelig, at folk vil dykke ind."

En af de første udfordringer fra holdet var at fjerne de små magnetfeltsignaturer fra selve rumfartøjet. Næsten alt, der kører på elektrisk strøm på rumfartøjet, skaber et varierende magnetfelt, som skal fjernes fra dataene for at få det sande signal fra solen. Dette inkluderer solpaneler, thrusterne, de andre videnskabelige instrumenter og over 50 separate varmeapparater.

Mens forskellige dele af rumfartøjet tændte, holdet var nødt til at tage data fra dem alle for at eliminere deres signal. Men professor Horbury siger, at det var det hele værd:"Dette er kun begyndelsen, men dataene er allerede enormt spændende og meget righoldige.

"Solar Orbiter lever op til sit løfte. Vi har altid vidst, at det ville blive en fantastisk mission, og de tidlige målinger viser, hvor meget potentiale der er for hidtil uset indsigt i solen, " han sagde.

MAG Instrument Manager Helen O'Brien sagde:"MAG har præsteret fremragende i syv måneder nu. Vi testede det her på Jorden før opsendelsen, men vi kan ikke perfekt genskabe det barske rummiljø, og bestemt ikke i de længere perioder, MAG nu oplever.

"Så at se de første data blive offentliggjort er vidunderligt, og dette er kun begyndelsen. I december, rumfartøjet flyver Venus forbi, og så er vi tilbage på halvdelen af ​​afstanden mellem sol og jord i februar næste år. Vi er så stolte!"