NASA "dotknęła" Słońca. Sonda Parker odkryła nieznaną do tej pory naturę naszej gwiazdy

NASA ogłosiła wyniki pierwszych badań sondy Parker Solar Probe, która zbliżyła się do Słońca najbliżej w historii eksploracji kosmosu. Sonda potwierdziła, że wiedza o naszej gwieździe była błędnie uproszczona. Naukowcy są zaskoczeni, bo nie spodziewali się, że Słońce skrywa przed nami tak wiele tajemnic. Oto 5 odkryć, którymi pochwaliła się NASA.

Wystrzelona w sierpniu 2018 roku Sonda Parker Solar Probe jest pierwszym obiektem stworzonym przez człowieka, która zbliżył się na tak niewielką odległość od Słońca. Statek wielkością przypomina przeciętny samochód i jest wyposażony w ogromną osłonę (przypominającą tarczę), która - dzięki pracy silników korekcyjnych - jest stale zwrócona w stronę Słońca. Element ten jest wykonany z kompozytów węglowych pokrytych białą farbą ceramiczną i to właśnie dzięki opracowaniu go cała misja była możliwa.

Sonda w ostatnich miesiącach skorzystała z asysty grawitacyjnej Wenus, aby dotrzeć w pobliże naszej gwiazdy i wykonała już 3 z zaplanowanych 24 przelotów przez koronę słoneczną. To najbardziej zewnętrzną część atmosfery naszej gwiazdy, 300 razy gorętsza niż powierzchnia Słońca i odpowiedzialna za powstawanie takich zjawisk, jak wiatr słoneczny.

Sonda Parker Solar niemal "dotknęła" Słońca zbliżając się na razie na odległość 24 mln km (dla porównania odległość Ziemi od Słońca to 149,6 mln km). Zebrała w tym czasie cenne dane, którymi teraz postanowili podzielić się ze światem badacze z NASA. Oto 5 odkryć, których dokonano do tej pory.

>>> O wszystkich 5 odkryciach NASA opowiedziała w skrócie (w języku angielskim) na poniższym wideo:

Wiatr słoneczny wygląda inaczej niż z Ziemi

Sonda słoneczna Parker została stworzona głównie po to, aby naukowcy mogli lepiej zrozumieć powstawanie i rozchodzenie się wiatru słonecznego, czyli strumienia plazmy wypływającego ze Słońca i docierającego do ziemskiej magnosfery. To właśnie on odpowiada za powstawanie m.in. zorzy polarnej, a po rozbłyskach słonecznych może też doprowadzić do burzy słonecznej.

Naukowcom dotychczas wydawało się, że wiatr słoneczny to stosunkowo równomierny strumień plazmy rozchodzący się po Układzie Słonecznym. Parker Solar Probe pokazał jednak, że rzeczywistość z odległości 24 mln km wygląda zupełnie inaczej niż z Ziemi.

Wiatr słoneczny widziany przez sondę Parker jest bardzo dynamiczny i tworzy "skomplikowany i aktywny system" - pisze na swojej stronie NASA. Zdaniem astronomów, wiatr nie jest równomierny strumieniem, ale ma "szorstką, nieregularną teksturę". Co więcej, nie ma uporządkowanego kierunku - w koronie słonecznej niektóre skupiska plazmy pędzą w stronę planet podczas, gdy inne, nagle zawracają w stronę gwiazdy.

Parker Solar Probe odkrył magnetyczne "cofki"

Uwagę badaczy zwróciło w szczególności jedno zjawisko związane z wiatrem słonecznym. Choć z Ziemi można zauważyć, że linie pola magnetycznego wychodzą bezpośrednio ze Słońca i rozchodzą się równomiernie - tak naprawdę rozchodzą się w dość zaskakujący sposób.

Sonda Parker wychwyciła, że linie pola magnetycznego jeszcze w koronie słonecznej w ciągu kilku sekund obracają się o niemal 180 stopni (w stronę Słońca), a następnie na powrót kierują się na zewnątrz. W dużym uproszczeniu linie te przypominają więc np. znak pioruna.

Źródło: NASA's Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez

Zjawisko to naukowcy nazywają "switchbacks", co można przetłumaczyć jako "cofki". Zdaniem badaczy, pojawiają się one grupami w obszarach bardzo szybko poruszającej się plazmy. Przypuszcza się, że za powstanie "cofek" odpowiadają wspomniane wcześniej nieregularności w koronie słonecznej, które wpływają na pole magnetyczne.

Wirujący wiatr słoneczny

Sonda Parker pozwoliła też na wykonanie pomiarów, które przybliżają naukowców do znalezienia odpowiedzi na pytania zadawane od dziesięcioleci. Misja potwierdziła, że wiatr słoneczny emitowany przez wciąż wirujące Słońce, przez pewien czas obraca się razem z nim. Od momentu opuszczenia Słońca wiatr wytraca energię i przybiera coraz bardziej prostą trajektorię.

Dzięki obliczeniom Parker Solar Probe udało się znaleźć punkt w przestrzeni, gdzie wiatr słoneczny z ruchu obrotowego przechodzi w prostoliniowy, aby później właśnie w linii prostej dotrzeć do magnosfery Ziemi. Jak się okazało, znajduje się on znacznie dalej, niż się spodziewano.

Illustration of Parker Solar Probe fot. NASA/Johns Hopkins APL

Sonda po raz pierwszy wykryła wciąż wirujący wiatr słoneczny jeszcze w odległości ponad 32 mln km od Słońca, a wraz ze zbliżaniem się do peryhelium (najbliższego zbliżenia) prędkość wiatru rosła. Naukowcy ustalili, że prędkość wiatru była nawet dziesięciokrotnie większa, niż przewidywały przygotowane na Ziemi modele.

Obszar wolny od pyłu kosmicznego

Naukowcy od dawna wiedzą, że cały Układ Słoneczny jest wypełniony pyłem kosmicznym (a w tym przypadku międzyplanetarnym), czyli bardzo drobną materią złożoną z cząstek o średnicy kilkukrotnie większej od atomu. Pył kosmiczny odbija światło słoneczne i jest go dostatecznie dużo, aby zobaczyć z Ziemi charakterystyczną poświatę (światło zodiakalne) na nocnym niebie.

Teraz - dzięki rekordowym przelotom sondy Parker Solar - badacze byli w stanie zauważyć, że gęstość pyłu maleję wraz ze zbliżaniem się do gwiazdy, a w odległości ok. 5,6 mln km nie ma go już prawie wcale. Naukowcy przewidują, że strefa całkowicie wolna od pyłu znajduje się w odległości 2,3 - 4,8 mln km od naszej gwiazdy, bo w tak bliskim otoczeniu aktywnego źródła energii pył nie jest w stanie przetrwać i wyparowuje (a ściślej ulega sublimacji). Sonda Parker sprawdzi to w trakcie jeszcze bliższych przelotów obok Słońca w 2020 roku.

Pył kosmiczny 'rozrzucony' po Układzie Słonecznym fot. NASA Goddard Space Flight Center / Scott Wiessinger

Zaobserwowano zderzenia cząstek niewidziane z Ziemi

Instrumenty badawcze sondy NASA podczas dwóch pierwszych przelotów zauważyły też kilka zderzeń małych cząstek energetycznych pochodzących ze Słońca. Zderzenia te były na tyle słabe, że wszystkie ślady po nich ginęły, zanim mogłyby zostać wyłapane przez badaczy na Ziemi lub którykolwiek z naszych satelitów - tłumaczy amerykańska agencja.

Sonda zaobserwowała też rzadki typ wybuchu cząstek ze szczególnie dużą liczbą cięższych pierwiastków. I to pomimo, że podczas przelotów aktywność Słońca była wyjątkowo mała. To sugeruje, że oba typy zdarzeń mogą być znacznie częstsze niż sądzili do tej pory naukowcy.

Parker Solar Probe zaobserwował wiatr słoneczny wypływający z małej dziury koronalnej - czarnej plamy po lewej stronie fot. NASA / SDO

NASA zbliży się do Słońca jeszcze bardziej 

Sonda Parker przemieszcza się teraz w kierunku Wenus, gdzie dotrze 26 grudnia. W następnych dniach ponownie skorzysta z asysty grawitacyjnej planety, aby w styczniu 2020 roku zbliżyć się do Słońca. Łącznie wykona jeszcze 21 zbliżeń (w tym najbliższe na odległość zaledwie 6,2 mln km), podczas których naukowcy będą mogli zebrać jeszcze bardziej szczegółowe dane dotyczące naszej gwiazdy.

Cała - kosztująca ponad 1,5 mld dolarów - misja potrwa do czerwca 2025 roku. Później statek wyczerpie swoje paliwo i nie będzie w stanie ustawiać się osłoną przeciwsłoneczną w stronę gwiazdy. Wysoka temperatura i ogromne promieniowanie Słońca zniszczy wtedy instrumenty badawcze sondy, a ostatecznie również ją samą.

Czytaj też: Czarna dziura pożarła gwiazdę wielkości Słońca. NASA zarejestrowała niezwykle rzadkie zjawisko