Co nowego pod Słońcem? Sensacyjne wyniki badań sondy Parkera

Misja sondy Parkera podąża w pewnym stopniu śladami mitu o Ikarze, ale bez jego tragicznych konsekwencji. Próbnik nie ma zlepionych woskiem, podatnych na wpływ wysokiej temperatury skrzydeł, przeciwnie, ukrywa swoją cenną aparaturę za żaroodporną, wykonaną z węglowych kompozytów, grubą na 11 centymetrów i zdolną do wytrzymania temperatury 1400 stopni Celsjusza, osłoną. Tej cennej aparatury jest tam dużo, próbnik zbudowany przez ekspertów z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory w Laurel z stanie Maryland kosztował 1,5 miliarda dolarów. 

Pierwotne plany przewidywały, że sonda rozpocznie swoją wędrówkę od przelotu wokół Jowisza i wykorzystując jego grawitację wyjdzie z płaszczyzny ruchu planet, a wejdzie na trajektorię wokół biegunów Słońca. Ostatecznie jednak wybrano przelot wokół Wenus, który utrzymał sondę w płaszczyźnie ruchu planet, ale pozwoli zbliżyć się do Słońca częściej i spędzić w jego pobliżu więcej czasu. W ciągu następnych 6 lat takich przelotów ma być jeszcze 21. 

Wśród czołowych zadań sondy są badania dotyczące pochodzenia energetycznych cząstek wyrzucanych przez naszą gwiazdę w formie wiatru słonecznego. Nawiązuje do tego nazwa próbnika, honorująca Eugene’a Parkera, astrofizyka z University of Chicago, który jako pierwszy zasugerował istnienie takiego zjawiska już 60 lat temu. Mało kto wtedy dawał mu wiarę. Teraz sonda jego imienia odsłania kolejne tajemnice, które pomogą lepiej monitorować i przewidywać kosmiczną pogodę, lepiej zabezpieczać przed jej skutkami astronautów i aparaturę. 

Pierwsze dane z sondy Parkera pokazują naszą gwiazdę, Słońce na wiele zaskakujących sposobów – mówi wiceszef NASA do spraw naukowych, Thomas Zurbuchen. Obserwacja Słońca z tak bliskiej odległości daje nam unikatowe możliwości badania istotnych zjawisk i przewidywania ich skutków dla Ziemi. To są zresztą obserwacje obowiązujące także dla innych aktywnych gwiazd różnych galaktyk. To niezwykle interesujący czas dla osób zajmujących się fizyką Słońca, bo sonda Parkera stoi u progu nowych odkryć. 

Z Ziemi Słońce wydaje się względnie spokojne, jednak w rzeczywistości spokojne nie jest. Nasza gwiazda jest magnetycznie aktywna, emituje gwałtowne błyski światła, strumienie cząstek mknących z prędkością bliską prędkości światła, wreszcie miliardy ton obłoków namagnesowanej materii. Wszystko to wpływa na Ziemię i inne planety i będzie wpływać na nie do końca Układu Słonecznego. 

Słońce fascynowało ludzkość od zawsze – dodaje Nour E. Raouafi z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. W ciągu kilku minionych dekad wiele się na jego temat dowiedzieliśmy, ale tak naprawdę potrzebowaliśmy takiej misji, w której sonda będzie mogła dotknąć atmosfery Słońca. To dopiero z tej perspektywy możemy dotrzeć do szczegółów zachodzących tam procesów. To czego dowiedzieliśmy się w czasie tych pierwszych trzech przelotów bardzo wiele w naszej wiedzy zmieniło. 

Większość materiału, który opuszcza Słońce jako wiatr słoneczny, dociera w pobliże Ziemi w postaci w miarę jednorodnego strumienia plazmy, z rzadko pojawiającymi się zaburzeniami. Po przebyciu około 150 milionów kilometrów nie niesie ona już informacji o procesach prowadzących do jej powstania. Sonda Parkera, obserwująca naszą gwiazdę z odległości niemal 10 razy mniejszej, była w stanie te złożone zjawiska rejestrować. I okazuje się, że poziom ich komplikacji jest znacznie większy, niż można było przypuszczać. 

Analiza danych z instrumentów monitorujących pole elektryczne i pole magnetyczne wokół sondy pokazała, że tworzące wiatr słoneczny obłoki zjonizowanych cząstek, czyli plazmy, a także obłoki swobodnych elektronów wpływają na te pola w czasem zaskakujący sposób. Szybko przemieszczająca się, naładowana materia może nawet lokalnie odwracać pole magnetyczne. Takie zaburzenia, zwane zakosami, trwają od kilku sekund do nawet kilku minut. Mierzono je z pomocą instrumentów FIELDS (Electromagnetic Fields Investigation) i SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons). Dokładny mechanizm powstawania zakosów nie jest jeszcze znany, ale badacze mają już pewne hipotezy, spodziewają się też, że w czasie coraz bliższych przelotów, sonda będzie je obserwować częściej. Będzie to można sprawdzić przy okazji kolejnego zbliżenia do Słońca, 29 stycznia 2020 roku.

Kolejna zagadka, którą sonda Parkera próbuje rozwiązać to pytanie, kiedy tak naprawdę cząsteczki wiatru słonecznego przestają podążać za ruchem obrotowym zewnętrznych warstw Słońca i zaczynają oddalać się prostopadle do jego powierzchni. Po raz pierwszy udało się zaobserwować ten ruch wirowy około 30 milionów kilometrów od Słońca, jest tam jeszcze zaskakująco szybki, nawet 10 razy szybszy, niż przewidywały modele. Kolejne przeloty powinny pomóc dokładniej go opisać. 

Sonda pozwoliła po raz pierwszy zaobserwować wokół Słońca obszar wolny od pyłu międzygwiezdnego. Generalnie nasz Układ Słoneczny jest pełny pyłu, naukowcy od dawna podejrzewali jednak, że w odpowiednio bliskiej odległości od Słońca musi zniknąć, bo promieniowanie słoneczne go po prostu wypali. Z pomocą instrumentu WISPR zauważono teraz, że gęstość pyłu zaczyna spadać około 10 milionów kilometrów od Słońca i spada do odległości około 6,5 milionów kilometrów, gdzie możliwości badawcze aparatury się kończą. Wyniki symulacji pokazują teraz, że pył powinien całkowicie zniknąć około 5 milionów kilometrów od Słońca, kolejne bliższe przeloty powinny to potwierdzić. Na finalnym etapie badań sonda wykona trzy przeloty w odległości nieco ponad 6 milionów kilometrów od powierzchni naszej gwiazdy.

SPRAWDŹ: Sonda Parkera przetrwała pierwsze spotkanie ze Słońcem