Taiteilijan kuvaus NASA: n Parker Solar Probe -keräimestä, joka kerää tietoja auringosta.
(Kuva: © Johns Hopkins University University Fysiikan laboratorio)
Aurinko on alkanut luopua joistakin suojatuimmista salaisuuksista.
Ensimmäiset tieteen tulokset ovat peräisin NASA: lta Parker aurinkoanturi (PSP), joka on lentänyt nopeammin ja lähempänä aurinkoa kuin mikään muu historian ihmisen tekemä esine.
Alkuperäiset PSP-palautukset, joista kerrotaan neljässä tänään (4. joulukuuta) verkossa julkaistussa lehdessä Nature-lehdessä, alkavat nostaa verhoa Maan tähdellä, joka on pysynyt yllättävän salaperäisenä huolimatta siitä, että ikuisesti se on taivaan kirkkain valo.
"Nämä neljä artikkelia osoittavat, että menemällä tutkimatta aurinkokunnan alueelle PSP on jo tehnyt suuria löytöjä", Lontoon yliopiston yliopiston Mullardin avarustieteellisen laboratorion tutkija Daniel Verscharen kirjoitti mukana olevassa "News and Näkymät "-teos samassa Nature-numerossa. Verscharen ei ollut mukana missään uudessa tutkimuksessa.
Suutelee aurinkoa
PSP julkaistiin elokuussa 2018, 1,5 miljardin dollarin matkalla, jonka tarkoituksena on auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin auringon sisäistä toimintaa.
Missiotutkijat ovat erityisen kiinnostuneita kahden pitkäaikaisen arvoituksen ratkaisemisesta: kuinka auringosta jatkuvasti virtaava hiukkasvirta, joka tunnetaan nimellä aurinkotuuli, kiihtyy valtaviin nopeuksiin; ja miksi auringon ulkoilma tai korona on niin paljon kuumempi kuin sen pinta. (Koronan lämpötilat voivat olla korkeintaan 2 miljoonaa Fahrenheit-astetta tai 1,1 miljoonaa Celsius-astetta. Auringon pinta on suoran lauhkean verrattuna, 11 000 F tai 6 000 C).
PSP käsittelee näitä kysymyksiä räikeästi tynnyrimällä korona itse. Kerran noin viiden kuukauden välein, koetin zoomaa auringon vilkkaan ilmakehän läpi katsomalla tähtiä ennennäkemättömän läheltä.
Nämä lähimmät lähestymistavat, tai perihelionkohdat, ovat kulkeneet PSP: n toistaiseksi 15 miljoonan mailin (24 miljoonan kilometrin) päässä aurinkopinnasta. Ennen tätä operaatiota lähin koetin, joka oli koskaan saanut aurinkoon, oli 26,75 miljoonaa mailia (42,73 miljoonaa km) - vuonna 1976 Helios 2 -vetolaite veti työn, Yhdysvaltojen ja entisen Länsi-Saksan yhteisestä työstä.
Helios 2 asetti myös ennätyksen nopeimmasta nopeudesta auringon suhteen, nopeudella 153 454 mph (246 960 km / h). Tämän merkinnän rikkoi NASA: n Juno Jupiter -välilehti, joka saavutti 165 000 mph (265 000 km / h) saapuessaan kaasu jättilään heinäkuussa 2016. Mutta PSP on nyt nopeuskuningas: Avaruusaluksen ensimmäisen perihelion passin aikana marraskuussa. 6, 2018, auringon voimakas painovoima kiihdytti PSP: n a huippunopeus 213 243 mph (343 181 km / h).
Korona-olosuhteet ovat tietysti äärimmäiset, joten PSP on varustettu joillakin raskaalla panssarilla: 4,5 tuuman paksuisella (11,4 senttimetrin) hiilikomposiittikilvellä, joka suojaa alusta ja sen neljää tiedeinstrumenttia voimakkaalta lämmöltä ja säteilyä.
Nämä instrumentit ovat Fields Experiment (Fields), joka mittaa muun muassa sähkö- ja magneettikenttiä ja aaltoja; integroitu tieteellinen tutkimus auringosta (ISoIS), joka kuvaa elektroneja, protoneja ja raskaita ioneja, jotka kiihtyvät suurille nopeuksille auringon ilmakehässä ja sen ulkopuolella; laaja-kenttäiskuva aurinkokoettimelle (WISPR), sarja teleskooppeja, jotka kuvaavat korona- ja ympäristöä; ja aurinkotuulielektronien alfa- ja protonitutkimus (SWEAP), joka tutkii aurinko tuuli (elektronit, protonit ja heliumionit).
Neljästä uudesta asiakirjasta käy ilmi, mitä nämä instrumentit havaitsivat PSP: n kahden ensimmäisen perihelion läpimenon aikana, joka tapahtui marraskuussa 2018 ja huhtikuussa 2019.
Jäljittää "hidas" aurinkotuuli lähteelleen
Yksi tutkimuksistaesimerkiksi havaitsi, että Fields alkaa saada tavaroita "hitaalla" aurinkotuulilla, virtauksen komponentilla, joka ei koskaan ylitä noin 1,1 miljoonaa mph (1,8 miljoonaa km / h). "Hidas" on tässä suhteellinen termi; "nopea" aurinkotuuli vetoketjuilla pitkin noin kaksinkertaisella nopeudella.
Tutkijat tiesivät jo, että nopea aurinkotuuli on peräisin suurista koronaalisista "reikistä" - laastarista, joissa ulkoilmapiiri on huomattavasti viileämpi ja ohuempi kuin normaalisti - lähellä auringon napoja. Ja kenttien tiedot viittaavat siihen, että hidas tuuli tulee myös koronaalisista reikistä, mutta pienemmistä, aurinko-päiväntasaajan lähellä sijaitsevista.
Kentät havaitsivat myös yllättäviä käännöksiä avaruusaluksen ohitse kulkevassa aurinkoagneettisessa kentässä: Kenttä käänsi joskus suuntaansa 180 astetta ja käänsi sitten sekunnissa tai minuutteissa takaisin takaisin.
"Nämä takaisinpalautukset liittyvät todennäköisesti jonkinlaisiin plasma-suihkukoneisiin", totesi tutkimuksen pääkirjailija ja kenttätutkija Stuart Bale, Kalifornian yliopiston fysiikan professori Berkeleyn yliopistossa. "Minusta tuntuu, että nämä kytkentävastukset tai suihkut ovat keskeisiä aurinkotuulen lämmitysongelmassa."
Tiedot SWEAP: ltätoisaalta osoittavat, että tällaiset peruutukset ovat "kulkevia S-muotoisia mutkia auringosta tulevissa kenttälinjoissa", kuten Verscharen totesi, ja että läiskät lisäävät auringon tuulen nopeutta.
Hakemukset ISoIS: lta auttaa muotoilemaan tämä syntyvä kuva. Instrumentin tiedot osoittavat, että PSP: hen pääseminen vie energisen aurinkohiukkasten aiemmin odotettua kauemmin, ehkä siksi, että ne kulkevat yllättävän S-muotoisten kenttälinjojen varrella.
ISoIS on myös havainnut useita hiukkaspurskeita, jotka eivät ole riittävän dramaattisia, jotta instrumentit huomaavat ne täällä maapallolla.
"Se on hämmästyttävää - jopa auringon vähimmäisolosuhteissa aurinko tuottaa paljon pienempiä energisiä hiukkastapahtumia kuin koskaan luulimme", David McComas Princetonin yliopistosta, ISoIS: n päätutkija ja yhden uuden tutkimuksen pääkirjailija, sanoi lausunnossaan. (Aurinkovoiteet vahautuvat ja katoavat 11 vuoden jaksolla, ja tähtemme on tällä hetkellä suhteellisen passiivisessa vaiheessa.)
"Nämä mittaukset auttavat meitä selvittämään aurinkoenergisten hiukkasten lähteet, kiihtyvyyden ja kuljetuksen ja viime kädessä paremmin suojaamaan satelliitteja ja astronauteja tulevaisuudessa", McComas lisäsi.
Ja WISPR antaa tutkijoille selkeämmän kuvan auringosta, koronasta ja monimutkaisesta, kiertyvästä alueesta, joka välittömästi ympäröi tähtiämme. WISPR: n kuvat auttavat saattamaan muiden välineiden keräämät tiedot oikeaan kontekstiin ja antavat myös näkemyksiä sinänsä.
Esimerkiksi neljäs uusi tutkimus Raportit, WISPR-valokuvat tarjoavat joitain todisteita auringon lähellä sijaitsevasta pölyttömästä alueesta, joka on oletettu, mutta jota ei ole vielä havaittu suoraan. "PSP: n yksityiskohtaiset kuvat osoittavat myös auringon tuulen alueelliset variaatiot, jotka ovat yhdenmukaisia auringon magneettikentän vaihtelujen kanssa sen pinnalla, ja paljastavat pienet plasmarobotit, jotka ovat poistuneet auringosta ja ovat osa nuorta aurinkotuulta, "Verscharen kirjoitti.
Paras on vielä tulossa
Aurinko-tuulen vastaus on tällä hetkellä osittainen, ja on edelleen epäselvää, kuinka korona kuumenee tarkalleen niin dramaattisesti (vaikka uudet tulokset tarjoavat joitain kiehtovia vihjeitä). Mutta PSP-tiimillä on runsaasti aikaa lomakkeiden täyttämiseen, sillä nämä äskettäin julkaistut tulokset ovat vasta alkua. Avaruusalus on suunniteltu jatkamaan auringon tutkimista läpi vuoden 2025, ja sen reunakohdat tulevat yhä lähemmäksi, johtuen lentoradan muokkaamisesta Venus.
Esimerkiksi PSP: n lopullinen tieteellinen kiertorata vie sen vain 3,83 miljoonan mailin (6,16 miljoonaa km) päässä aurinkopinnasta ja sen huippunopeus on noin 430 000 mph (690 000 km / h).
Ja näistä tulevista läheisistä lähestymistavoista tulee yleisempiä, koska PSP: n polku auringon ympärillä kutistuu. Koettimen kiertorata on tällä hetkellä noin 150 Maapäivää, mutta se on 88 päivää operaation loppuun mennessä.
Tehtävän kesto antaa PSP-ryhmälle mahdollisuuden tutkia aurinkoa 11-vuotisen toimintajaksonsa eri vaiheissa. Joten auringon suudella olevan avaruusaluksen tulisi kerätä runsaasti mielenkiintoisia tietoja, jotka pitävät tutkijat kiireisenä vielä pitkään.
"PSP-tietojen odotetaan johtavan ymmärryksemme auringosta ja aurinkotuulista monien vuosien ajan", Verscharen kirjoitti. "Avaruusaluksen havainnot motivoivat uusia malleja ja teorioita, ja tämä tieto on siirrettävissä muihin tähtiin ja astrofysiikkaplasmiin koko maailmankaikkeudessa."
- Tässä on mitä Maa näyttää siltä, että olet menossa aurinkoon
- Solar Quiz: Kuinka hyvin tunnet aurinkoamme?
- Käynnistä valokuvat! NASAn Parkerin aurinkoanturi räjähtää koskettamaan aurinkoa
Tämä tarina päivitettiin kello 14.00. EST sisällyttää David McComasin lausunnon.
Mike Wallin kirja vieraan elämän etsinnästä "Siellä"(Grand Central Publishing, 2018; kuvaaja Karl Tate), on nyt poissa. Seuraa häntä Twitterissä @michaeldwall. Seuraa meitä Twitterissä @Spacedotcom tai Facebook.
