Rappresentazione di un artista della sonda solare Parker della NASA che raccoglie dati sul sole.
(Immagine: © Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)
Il Sole sta iniziando a rinunciare ad alcuni dei suoi segreti più strettamente custoditi.
I primi risultati scientifici provengono dalla NASA Sonda solare Parker (PSP), che è volato più velocemente e più vicino al sole rispetto a qualsiasi altro oggetto creato dall'uomo nella storia.
I ritorni iniziali di PSP, riportati in quattro articoli pubblicati online oggi (4 dicembre) sulla rivista Nature, iniziano a sollevare il velo sulla stella terrestre, che è rimasta sorprendentemente misteriosa nonostante sia per sempre la luce più luminosa nel nostro cielo.
"Questi quattro articoli mostrano che, entrando in una regione inesplorata del sistema solare, la PSP ha già fatto grandi scoperte", ha scritto Daniel Verscharen, ricercatore presso il Mullard Space Science Laboratory presso l'University College di Londra, in una nota "Notizie e Views "pezzo nello stesso numero di Nature. Verscharen non è stato coinvolto in nessuno dei nuovi studi.
Baciare il sole
Il PSP lanciato nell'agosto 2018, in una missione da 1,5 miliardi di dollari per aiutare i ricercatori a comprendere meglio il funzionamento interno del sole.
Gli scienziati della missione sono particolarmente interessati a risolvere due enigmi di vecchia data: come il flusso di particelle che scorre continuamente dal sole, noto come il vento solare, viene accelerato alle sue incredibili velocità; e perché l'atmosfera esterna del sole, o corona, è molto più caldo della sua superficie. (Le temperature della corona possono superare i 2 milioni di gradi Fahrenheit, o 1,1 milioni di gradi Celsius. La superficie solare è decisamente temperata al confronto, a 11.000 F o 6.000 C.)
La PSP sta affrontando queste domande sfacciatamente la corona si. Una volta ogni cinque mesi circa, la sonda ingrandisce l'atmosfera sfrigolante del sole, ottenendo da vicino una stella senza precedenti.
Questi approcci più vicini, o passaggi del perielio, hanno portato la PSP entro 15 milioni di miglia (24 milioni di chilometri) dalla superficie solare fino ad oggi. Prima di questa missione, la più vicina che una sonda avesse mai raggiunto al sole era di 26,55 milioni di miglia (42,73 milioni di km), un'impresa lanciata nel 1976 dall'imbarcazione Helios 2, uno sforzo congiunto degli Stati Uniti e dell'ex Germania occidentale.
Helios 2 ha anche stabilito il record per la velocità più veloce rispetto al sole, a 24.4.960 km / h. Questo segno è stato rotto dall'orbita Juno Jupiter della NASA, che ha raggiunto i 165.000 mph (265.000 km / h) durante il suo arrivo al gigante del gas nel luglio 2016. Ma la PSP è ora il re della velocità: Durante il primo passaggio del perielio della navicella spaziale, a novembre. 6, 2018, la potente gravità del sole ha accelerato la PSP a velocità massima di 213.243 mph (343.181 km / h).
Le condizioni nella corona sono estreme, ovviamente, quindi la PSP è equipaggiata con un'armatura pesante: uno scudo composito di carbonio spesso 4,5 pollici (11,4 centimetri), che protegge il velivolo e i suoi quattro strumenti scientifici dal caldo intenso e radiazione.
Questi strumenti sono Fields Experiment (Fields), che misura tra l'altro campi e onde elettriche e magnetiche; la ricerca scientifica integrata del sole (ISoIS), che sta caratterizzando gli elettroni, i protoni e gli ioni pesanti che vengono accelerati ad alte velocità nell'atmosfera del sole e oltre; l'imager a campo largo per sonda solare (WISPR), una serie di telescopi che raffigurano la corona e i dintorni; e l'indagine sugli alfa e gli elettroni del vento solare (SWEAP), che sta studiando i componenti più abbondanti in il vento solare (elettroni, protoni ed ioni elio).
I quattro nuovi articoli riportano ciò che questi strumenti hanno osservato durante i primi due passaggi del perielio della PSP, avvenuti a novembre 2018 e aprile 2019.
Traccia il vento solare "lento" alla sua fonte
Uno degli studi, ad esempio, ha scoperto che Fields sta iniziando a trasferire la merce sul vento solare "lento", un componente del flusso che non supera mai circa 1,1 milioni di mph (1,8 milioni di km / h). "Lento" è un termine relativo qui; il vento solare "veloce" si blocca a circa il doppio di quella velocità.
Gli scienziati sapevano già che il veloce vento solare ha origine in grandi "buchi" coronali - macchie in cui l'atmosfera esterna è considerevolmente più fredda e più sottile del normale - vicino ai poli del sole. E i dati di Fields suggeriscono che il vento lento proviene anche da buchi coronali, ma da quelli più piccoli vicino all'equatore solare.
I campi osservarono anche sorprendenti inversioni nel campo magnetico solare che scorreva oltre l'astronave: il campo talvolta ribaltava il suo orientamento di 180 gradi e poi, in pochi secondi o minuti, tornava indietro.
"Questi cambiamenti sono probabilmente associati a una sorta di getti al plasma", ha detto in una nota l'autore principale dello studio e investigatore principale di Fields Stuart Bale, professore di fisica all'Università della California, Berkeley. "La mia sensazione è che questi tornanti, o getti, siano centrali nel problema del riscaldamento del vento solare."
Dati da SWEAP, nel frattempo, indicano che tali inversioni stanno "viaggiando curve a forma di S nelle linee di campo provenienti dal sole", come diceva Verscharen, e che i ribaltamenti aumentano la velocità del vento solare.
Risultati di ISoIS aiuta a dare forma a questo quadro emergente. I dati dello strumento mostrano che ci vogliono particelle energetiche solari più a lungo del previsto per raggiungere la PSP, forse perché stanno viaggiando lungo le linee di campo a forma di S sorprendentemente.
ISoIS ha anche rilevato esplosioni multiple di particelle che non sono abbastanza drammatiche da essere notate dagli strumenti qui sulla Terra.
"È incredibile - anche alle condizioni minime solari, il sole produce molti più piccoli eventi energetici di particelle di quanto non avessimo mai pensato", ha dichiarato David McComas dell'Università di Princeton, ricercatore principale di ISoIS e autore principale di uno dei nuovi studi. (L'attività solare cresce e diminuisce su un ciclo di 11 anni e la nostra stella è attualmente in una fase relativamente inattiva.)
"Queste misurazioni ci aiuteranno a svelare le fonti, l'accelerazione e il trasporto di particelle energetiche solari e, in definitiva, a proteggere meglio i satelliti e gli astronauti in futuro", ha aggiunto McComas.
E il WISPR sta dando agli scienziati un quadro più chiaro del sole, della corona e della complessa regione in ebollizione che circonda immediatamente la nostra stella. Le immagini di WISPR aiutano a mettere le informazioni raccolte dagli altri strumenti in un contesto adeguato e forniscono anche approfondimenti a sé stanti.
Ad esempio, il quarto nuovo studio rapporti, foto WISPR forniscono alcune prove per una zona priva di polvere vicino al sole, che è stata postulata ma non ancora rilevata direttamente. "Le immagini dettagliate della PSP mostrano anche variazioni spaziali nel vento solare che sono coerenti con le variazioni del campo magnetico del sole sulla sua superficie e rivelano piccole particelle di plasma che vengono espulse dal sole e fanno parte del giovane vento solare, "Scrisse Verscharen.
Il meglio deve ancora venire
La risposta del vento solare è parziale al momento, e non è ancora chiaro come esattamente la corona sia riscaldata in modo così drammatico (anche se i nuovi risultati forniscono alcuni indizi intriganti). Ma il team PSP ha molto tempo per riempire gli spazi vuoti, poiché questi risultati appena pubblicati sono solo l'inizio. La navicella spaziale è progettata per continuare a studiare il sole fino al 2025 e i suoi passaggi perielici continueranno ad avvicinarsi sempre di più, grazie ai flybys di scultura di traiettoria di Venere.
L'orbita scientifica finale della PSP, ad esempio, la porterà entro appena 3,83 milioni di miglia (6,16 milioni di km) dalla superficie solare e presenterà velocità massime di circa 430.000 mph (690.000 km / h).
E questi futuri approcci ravvicinati diventeranno più frequenti, perché il percorso della PSP intorno al sole si ridurrà. Il periodo orbitale della sonda è attualmente di circa 150 giorni terrestri ma saranno 88 giorni alla fine della missione.
La durata di tale missione consentirà al team PSP di studiare il sole in diverse fasi del suo ciclo di attività di 11 anni. Quindi, la navicella spaziale che bacia il sole dovrebbe raccogliere un sacco di dati interessanti che tengono impegnati i ricercatori per molto tempo a venire.
"Si prevede che i dati PSP guideranno la nostra comprensione del sole e del vento solare per molti anni", ha scritto Verscharen. "Nuovi modelli e teorie saranno motivati dalle scoperte del veicolo spaziale e questa conoscenza sarà trasferibile ad altre stelle e plasmi astrofisici in tutto l'universo."
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Questa storia è stata aggiornata alle 14:00 EST per includere una dichiarazione di David McComas.
Il libro di Mike Wall sulla ricerca della vita aliena "Là fuori"(Grand Central Publishing, 2018; illustrato da Karl Tate), è ora disponibile. Seguilo su Twitter @michaeldwall. Seguici su Twitter @Spacedotcom o Facebook.
