Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

Flere rumfartøjer fortæller historien om en gigantisk solstorm

Dette diagram viser positionerne for individuelle rumfartøjer, såvel som Jorden og Mars, under soludbruddet den 17. april 2021. Solen er i centrum. Den sorte pil viser retningen af ​​det indledende soludbrud. Adskillige rumfartøjer opdagede solenergipartikler (SEP'er) over 210 grader omkring Solen (blåt skraveret område). Kredit:Solar-MACH

Den 17. april 2021 var en dag som enhver anden dag på solen, indtil et strålende glimt brød ud, og en enorm sky af solmateriale bølgede væk fra vores stjerne. Sådanne udbrud fra solen er ikke usædvanlige, men denne var usædvanligt udbredt og slyngede højhastigheds-protoner og elektroner med hastigheder, der nærmede sig lysets hastighed og ramte adskillige rumfartøjer hen over det indre solsystem.



Faktisk var det første gang, at sådanne højhastighedsprotoner og elektroner - kaldet solenergipartikler (SEP'er) - blev observeret af rumfartøjer på fem forskellige, godt adskilte steder mellem solen og Jorden samt af rumfartøjer, der kredsede om Mars. Og nu afslører disse forskellige perspektiver på solstormen, at forskellige typer af potentielt farlige SEP'er kan sprænges ud i rummet af forskellige solfænomener og i forskellige retninger, hvilket får dem til at blive udbredt.

"SEP'er kan skade vores teknologi, såsom satellitter, og forstyrre GPS," sagde Nina Dresing fra Institut for Fysik og Astronomi, Universitetet i Turku i Finland. "Også kan mennesker i rummet eller endda på fly på polarruter lide skadelig stråling under stærke SEP-begivenheder."

Forskere som Dresing er ivrige efter at finde ud af, hvor disse partikler præcist kommer fra - og hvad der driver dem til så høje hastigheder - for bedre at lære, hvordan man beskytter mennesker og teknologi i skadelig retning. Dresing ledede et team af forskere, der analyserede, hvilke slags partikler, der ramte hvert rumfartøj, og hvornår. Holdet offentliggjorde sine resultater i tidsskriftet Astronomy &Astrophysics .

I øjeblikket på vej til Mercury var BepiColombo-rumfartøjet, en fælles mission af ESA (European Space Agency) og JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), tættest på eksplosionens direkte skydelinje og blev banket med de mest intense partikler. Samtidig var NASA's Parker Solar Probe og ESA's Solar Orbiter på hver sin side af blusset, men Parker Solar Probe var tættere på solen, så den blev hårdere ramt, end Solar Orbiter gjorde.

Næste i rækken var et af NASAs to Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) rumfartøjer, STEREO-A, efterfulgt af NASA/ESA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) og NASAs Wind-rumfartøjer, som var tættere på Jorden og langt væk fra eksplosionen . I kredsløb om Mars var NASA's MAVEN og ESA's Mars Express-rumfartøj de sidste til at registrere partikler fra begivenheden.

I alt blev partiklerne detekteret over 210 længdegrader af rummet (næsten to tredjedele af vejen rundt om solen) - hvilket er en meget bredere vinkel end typisk dækket af soludbrud. Plus, hvert rumfartøj registrerede en anden strøm af elektroner og protoner på sin placering. Forskellene i ankomsten og karakteristika af partiklerne registreret af de forskellige rumfartøjer hjalp forskerne med at samle, hvornår og under hvilke forhold SEP'erne blev slynget ud i rummet.

Disse spor antydede for Dresings team, at SEP'erne ikke blev sprængt ud af en enkelt kilde på én gang, men drevet i forskellige retninger og på forskellige tidspunkter potentielt af forskellige typer soludbrud.

Den 17. april 2021 fangede et af rumfartøjerne Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) dette billede af en koronal masseudslyngning, der bølgede væk fra Solen (som er dækket af den sorte skive i midten for bedre at se træk omkring den). Kredit:NASA/STEREO-A/COR2

"Flere kilder bidrager sandsynligvis til denne begivenhed, hvilket forklarer dens brede udbredelse," sagde teammedlem Georgia de Nolfo, en heliofysisk forsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Det ser også ud til, at protoner og elektroner til denne begivenhed kan komme fra forskellige kilder."

Holdet konkluderede, at elektronerne sandsynligvis blev drevet hurtigt ud i rummet af det indledende lysglimt - et soludbrud - mens protonerne blev skubbet langsommere langs, sandsynligvis af en chokbølge fra skyen af ​​solmateriale eller udslyngning af koronal masse.

"Det er ikke første gang, at folk har formodet, at elektroner og protoner har haft forskellige kilder til deres acceleration," sagde de Nolfo. "Denne måling var unik ved, at de mange perspektiver gjorde det muligt for forskere at adskille de forskellige processer bedre, for at bekræfte, at elektroner og protoner kan stamme fra forskellige processer."

Ud over blusset og koronal masseudstødning optog rumfartøjer fire grupper af radioudbrud fra solen under begivenheden, som kunne have været ledsaget af fire forskellige partikelsprængninger i forskellige retninger. Denne observation kunne hjælpe med at forklare, hvordan partiklerne blev så udbredte.

"Vi havde forskellige distinkte partikelindsprøjtningsepisoder - som gik i væsentligt forskellige retninger - alle sammen bidrog til begivenhedens udbredte karakter," sagde Dressing.

"Denne begivenhed var i stand til at vise, hvor vigtige flere perspektiver er for at løse begivenhedens kompleksitet," sagde de Nolfo.

Disse resultater viser løftet om fremtidige NASA heliofysiske missioner, der vil bruge flere rumfartøjer til at studere udbredte fænomener, såsom Geospace Dynamics Constellation (GDC), SunRISE, PUNCH og HelioSwarm. Mens enkelt rumfartøj kan afsløre forholdene lokalt, giver flere rumfartøjer, der kredser forskellige steder, dybere videnskabelig indsigt og giver et mere komplet billede af, hvad der sker i rummet og omkring vores hjemmeplanet.

Det viser også det arbejde, der vil blive udført af fremtidige missioner såsom MUSE, IMAP og ESCAPADE, som vil studere eksplosive solbegivenheder og accelerationen af ​​partikler ind i solsystemet.

Flere oplysninger: N. Dresing et al., Den 17. april 2021 udbredte solenergipartikelbegivenhed, Astronomi &Astrofysik (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202345938

Leveret af NASA




Varme artikler