Raziskovalci s Centra za astrofiziko | Harvard & Smithsonian (CfA) so prvič izdelali neprekinjene dvodimenzionalne zemljevide zunanjega roba sončne atmosfere – dinamične meje, kjer se sončni veter dokončno iztrga iz magnetnega vpliva Sonca in preide v medplanetarni prostor. Po navedbah znanstvenikov CfA novi rezultati razkrivajo, da ta meja z naraščajočo sončno aktivnostjo raste, postaja bolj razgibana in izraziteje koničasta, kar pomembno spreminja dosedanje razumevanje Sončevega vpliva na Osončje.
Ugotovitve, objavljene v reviji The Astrophysical Journal Letters, temeljijo na povezavi oddaljenih opazovanj z neposrednimi meritvami v bližini Sonca, ki jih izvaja Nasina sonda Parker Solar Probe.
Kje se konča Sončeva atmosfera
Kot so pojasnili na Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, gre za mejo, znano kot Alfvénova površina. To je območje, kjer hitrost sončnega vetra preseže hitrost magnetnih valov, kar pomeni, da se delci, ki prečkajo to točko, ne morejo več vrniti nazaj proti Soncu. Po navedbah raziskovalcev gre za dejanski »rob« sončne atmosfere in hkrati naravni laboratorij za preučevanje procesov, ki vplivajo na vesoljsko vreme in razmere pri Zemlji.
»Podatki sonde Parker Solar Probe globoko pod Alfvénovo površino lahko pomagajo odgovoriti na ključna vprašanja o sončni koroni, na primer zakaj je tako vroča,« je pojasnil Sam Badman, astrofizik na CfA in vodilni avtor študije. Ob tem je poudaril, da je za razumevanje teh procesov nujno najprej natančno določiti lego same meje.
Potrditev z neposrednimi meritvami
Znanstveniki CfA so nove zemljevide neposredno preverili z globokimi potopi Parkerjeve sončne sonde v sončno atmosfero. Pri tem so uporabili instrument SWEAP, namenjen merjenju protonov in delcev alfa v sončnem vetru, ki je bil razvit v sodelovanju CfA in Univerze v Kaliforniji v Berkeleyju.
Po navedbah CfA instrument omogoča vpogled v razmere globoko v območju, kjer se sončni veter šele oblikuje. Michael Stevens, astronom na CfA in glavni raziskovalec instrumenta SWEAP, je ob tem izpostavil, da sonda z vsako orbito prodre globlje v to ključno območje, kar odpira možnost neposrednega spremljanja sprememb v različnih fazah sončnega cikla.
Meja, ki se spreminja s sončnim ciklom
Raziskovalci so že prej domnevali, da se Alfvénova površina spreminja s sončnimi cikli – med sončnim maksimumom naj bi se oddaljevala od Sonca in postajala bolj zapletena, med minimumom pa obratno. Po navedbah CfA pa zdaj prvič razpolagajo z opazovalnimi dokazi, ki te napovedi potrjujejo.
»Ko Sonce prehaja skozi faze povečane aktivnosti, vidimo, da se oblika in višina Alfvénove površine povečujeta in postajata bolj koničasti,« je dodal Badman. Po njegovih besedah gre za razvoj, ki so ga teoretični modeli napovedovali že dlje časa, a ga doslej ni bilo mogoče neposredno preveriti.
Pomen za napovedi vesoljskega vremena in zvezdno fiziko
Na CfA poudarjajo, da novi zemljevidi in spremljajoči podatki omogočajo boljše razumevanje procesov globoko v sončni atmosferi. To znanje je ključno za izboljšanje modelov sončnega vetra in vesoljskega vremena, ki vplivata na satelite, komunikacijske sisteme in elektroenergetsko infrastrukturo na Zemlji.
Poleg tega imajo rezultati širši pomen tudi za raziskave drugih zvezd, saj ponujajo referenčni primer, kako se zvezdna atmosfera in magnetno polje spreminjata skozi življenjski cikel zvezde ter kako to vpliva na bivalnost planetov v njeni okolici.
Raziskovalci z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ob tem izpostavljajo, da je uspeh študije rezultat usklajenega pristopa z več vesoljskimi plovili, ki združuje podatke bližnjih sond in oddaljenih opazovalnic, vključno z misijo Solar Orbiter Nase in ESA ter vesoljskim plovilom Wind. Takšen pristop naj bi po njihovih navedbah služil kot model za prihodnje prebojne raziskave v heliofiziki.
Med prihodnjim sončnim minimumom se bo ekipa znova osredotočila na opazovanja globoko v sončni koroni, da bi spremljala, kako se ta meja spreminja skozi celoten sončni cikel.
Foto: CfA / Melissa Weiss