Το Solar Orbiter είναι ο πιο περίπλοκος επιστημονικός ανιχνευτής που έχει σταλεί ποτέ για να μελετήσει τον Ήλιο. Η αποστολή, υπό την ηγεσία της Ευρώπης και με τη συνεργασία της NASA, σχεδιάστηκε για να μελετήσει όσο πιο κοντά γίνεται τον
Ήλιο και την εσωτερική ηλιόσφαιρα – τις αχαρτογράφητες εσωτερικές περιοχές του ηλιακού μας συστήματος – προκειμένου οι επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα, ακόμη και να προβλέψουν, την απείθαρχη συμπεριφορά του άστρου από το οποίο εξαρτάται η ζωή μας.
Αν και ο ηλιακός άνεμος είναι ένα θεμελιώδες χαρακτηριστικό του Ήλιου, η κατανόηση του πώς και πού δημιουργείται κοντά στον Ήλιο έχει αποδειχθεί άπιαστη και αποτελεί βασικό επίκεντρο μελέτης για δεκαετίες. Ο ηλιακός άνεμος αποτελείται
από φορτισμένα σωματίδια, γνωστά ως πλάσμα, που διαφεύγουν συνεχώς από τον Ήλιο.
«Έξι δεκαετίες έχουν περάσει από την ανακάλυψη του ηλιακού ανέμου και θεμελιώδη ερωτήματα της φύσης του παραμένουν ακόμη αναπάντητα, όπως είναι η θέρμανση και η επιτάχυνσή του σε υπερηχητικές ταχύτητες της τάξης των 800 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο», σχολιάζει στο Dnews ο Γιάννης Ζουγανέλης, αστροφυσικός στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) και επιστημονικός υπεύθυνος της αποστολής Solar Orbiter.
ESA/ATG medialab
Ο ηλιακός άνεμος διαδίδεται προς τα έξω μέσω του διαπλανητικού χώρου, προσκρούοντας σε οτιδήποτε βρίσκεται στο πέρασμά του και όταν συγκρούεται με το μαγνητικό πεδίο της Γης, παράγει το σέλας. Τώρα, χάρη στα ανώτερα όργανά του- όπως Extreme Ultraviolet Imager (EUI)-το Solar Orbiter μας πηγαίνει ένα σημαντικό βήμα πιο κοντά.
Ένα σημαντικό βήμα
Οι εικόνες του νότιου πόλου του Ήλιου που ελήφθησαν από το EUI στις 30 Μαρτίου 2022 αποκάλυψαν έναν πληθυσμό αχνών, βραχύβιων χαρακτηριστικών που σχετίζονται με μικρούς πίδακες πλάσματος που εκτοξεύονται από την ατμόσφαιρα του Ήλιου.
«Μπορέσαμε να ανιχνεύσουμε αυτούς τους μικροσκοπικούς πίδακες λόγω της άνευ προηγουμένου υψηλής ανάλυσης και υψηλής ταχύτητας εικόνων που παράγονται από το EUI», αναφέρει σε σχετικό δελτίο τύπου του ESA ο Lakshmi Pradeep Chitta,
Ινστιτούτο Max Planck για την Έρευνα του Ηλιακού Συστήματος, στη Γερμανία, και ο κύριος συγγραφέας στην εργασία που περιγράφει αυτό το έργο.
ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI Team; acknowledgement: Lakshmi Pradeep Chitta, Max Planck Institute for Solar System Research, CC BY-SA 3.0 IGO
Συγκεκριμένα, οι εικόνες τραβήχτηκαν στο ακραίο κανάλι υπεριώδους ακτινοβολίας της συσκευής απεικόνισης υψηλής ανάλυσης του EUI, το οποίο παρατηρεί ηλιακό πλάσμα εκατομμυρίων βαθμών Κέλβιν σε μήκος κύματος 17,4 νανόμετρα.
Ιδιαίτερη σημασία έχει το γεγονός ότι η ανάλυση δείχνει ότι αυτά τα χαρακτηριστικά προκαλούνται από την αποβολή του πλάσματος από την ηλιακή ατμόσφαιρα.
Οι ερευνητές γνωρίζουν εδώ και δεκαετίες ότι ένα σημαντικό κλάσμα του ηλιακού ανέμου σχετίζεται με μαγνητικές δομές που ονομάζονται στεμματικές οπές, περιοχές όπου το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου δεν γυρίζει πίσω στον Ήλιο, αλλά αντίθετα
εκτείνεται βαθιά μέσα στο Ηλιακό Σύστημα.
Το πλάσμα μπορεί να ρέει κατά μήκος αυτών των «ανοιχτών» γραμμών μαγνητικού πεδίου, κατευθυνόμενο προς το Ηλιακό Σύστημα, δημιουργώντας τον ηλιακό άνεμο.
Αλλά το ερώτημα ήταν: πώς ξεκίνησε το πλάσμα;
Η παραδοσιακή υπόθεση ήταν ότι επειδή το στέμμα είναι ζεστό, επεκτείνεται φυσικά και ένα μέρος του διαφεύγει κατά μήκος των γραμμών του πεδίου. Αλλά αυτά τα νέα αποτελέσματα εξέτασαν τη στεμματική οπή που βρισκόταν στο νότιο πόλο του Ήλιου και οι μεμονωμένοι πίδακες που αποκαλύφθηκαν αμφισβητούν την υπόθεση ότι ο ηλιακός άνεμος παράγεται μόνο σε μια σταθερή συνεχή ροή.
«Ένα από τα αποτελέσματα εδώ είναι ότι σε μεγάλο βαθμό, αυτή η ροή δεν είναι στην πραγματικότητα ομοιόμορφη, η πανταχού παρουσία των πιδάκων υποδηλώνει ότι ο ηλιακός άνεμος από τις στεμματικές οπές μπορεί να προέρχεται ως μια εξαιρετικά διακοπτόμενη εκροή», λέει ο Andrei Zhukov, στο Βασιλικό Παρατηρητήριο του Βελγίου, ένας συνεργάτης στο έργο που ηγήθηκε της εκστρατείας παρατήρησης του Solar Orbiter.
Η ενέργεια που σχετίζεται με κάθε μεμονωμένο πίδακα είναι μικρή. Στο επάνω άκρο των στεμματικών φαινομένων βρίσκονται οι ηλιακές εκλάμψεις κατηγορίας Χ και στο κάτω άκρο οι λεγόμενες νανοεκλάμψεις. Υπάρχει ένα δισεκατομμύριο φορές περισσότερη ενέργεια σε μια λάμψη X από ότι σε μια νανοέκλαμψη. Οι μικροσκοπικοί πίδακες που ανακαλύφθηκαν από το Solar Orbiter είναι ακόμη λιγότερο ενεργητικοί από αυτό, εκδηλώνοντας περίπου χίλιες φορές λιγότερη ενέργεια από μια νανοέκλαμψη και διοχετεύοντας το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ενέργειας στην αποβολή του πλάσματος.
Η πανταχού παρουσία των πιδάκων που υπονοείται από τις νέες παρατηρήσεις υποδηλώνει ότι αποβάλλουν ένα σημαντικό κλάσμα του υλικού που βλέπουμε στον ηλιακό άνεμο. Και θα μπορούσαν να υπάρξουν ακόμη μικρότερες, πιο συχνές εκδηλώσεις που να παρέχουν ακόμη περισσότερα.
«Πιστεύω ότι είναι ένα σημαντικό βήμα να βρεις κάτι στον δίσκο που σίγουρα συμβάλλει στον ηλιακό άνεμο», σχολιάζει ο David Berghmans, στο Βασιλικό Παρατηρητήριο του Βελγίου και κύριος ερευνητής για το όργανο EUI. Προς το παρόν, το Solar Orbiter εξακολουθεί να κυκλώνει τον Ήλιο κοντά στον ισημερινό του.
Έτσι, σε αυτές τις παρατηρήσεις, το EUI κοιτάζει τον νότιο πόλο υπό γωνία. «Είναι πιο δύσκολο να μετρήσουμε μερικές από τις ιδιότητες αυτών των μικροσκοπικών πιδάκων όταν τους βλέπουμε στην άκρη, αλλά σε λίγα χρόνια, θα τους δούμε από μια διαφορετική οπτική γωνία από οποιοδήποτε άλλο τηλεσκόπιο ή παρατηρητήριο, έτσι ώστε μαζί θα βοηθήσουν πολύ», λέει ο Daniel Müller, ESA Project Scientist for Solar Orbiter.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι καθώς η αποστολή θα συνεχίζεται, το διαστημόπλοιο θα κλίνει σταδιακά την τροχιά του προς τις πολικές περιοχές. Ταυτόχρονα, η δραστηριότητα στον Ήλιο θα εξελιχθεί στον ηλιακό κύκλο και οι στεμματικές οπές
θα αρχίσουν να εμφανίζονται σε πολλά διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη, παρέχοντας μια μοναδική νέα προοπτική.
«Είμαστε ακόμα στην αρχή της αποστολής, περιμένουμε όλο και πιο συναρπαστικά αποτελέσματα όσο θα αποκτούμε πρόσβαση στις άγνωστες πολικές περιοχές», τονίζει ο Γιάννης Ζουγανέλης από το κέντρο του ESA στη Μαδρίτη.
Όλοι οι εμπλεκόμενοι αγωνιούν να δουν τι νέες γνώσεις μπορούν να συλλεχθούν επειδή αυτή η έρευνα εκτείνεται περισσότερο από το δικό μας Ηλιακό Σύστημα. Ο Ήλιος είναι το μόνο αστέρι του οποίου την ατμόσφαιρα μπορούμε να παρατηρήσουμε
με τόση λεπτομέρεια, αλλά είναι πιθανό ότι η ίδια διαδικασία λειτουργεί και σε άλλα αστέρια. Αυτό μετατρέπει αυτές τις παρατηρήσεις στην ανακάλυψη μιας θεμελιώδους αστροφυσικής διαδικασίας.
«Εκροές ή εκτοξεύσεις ύλης παρατηρούνται παντού στο σύμπαν και, όπως ήδη φαίνεται από τις μέχρι τώρα ανακαλύψεις του Solar Orbiter, η αποστολή δύναται να έχει σημαντική επίδραση στην επιστήμη της αστροφυσικής», καταλήγει ο Γιάννης
Ζουγανέλης.
Η έρευνα εμφανίζεται στο επιστημονικό περιοδικό Science
