Η ηλιακή αλλαγή είναι ξαφνικές και μεγάλες εκτροπές του μαγνητικού πεδίου του ηλιακού ανέμου. Ο μηχανισμός και οι πηγές σχηματισμού των αντιστροφών δεν έχουν ακόμη επιλυθεί. Τώρα, το διαστημικό σκάφος ESA/NASA Solar Orbiter έχει βρει συναρπαστικές ενδείξεις σχετικά με την προέλευση αυτών των μαγνητικών στροφών.
Το Solar Orbiter έκανε την πρώτη παρατήρηση τηλεπισκόπησης σύμφωνα με μια ηλιακή αλλαγή, παρέχοντας πλήρη εικόνα της δομής, επιβεβαιώνοντας ότι έχει χαρακτήρα σχήματος S, όπως είχε προβλεφθεί. Επιπλέον, η συνολική άποψη που προσφέρουν τα δεδομένα από το Solar Orbiter υποδηλώνει ότι αυτά ποικίλλουν γρήγορα μαγνητικά πεδία μπορεί να έχουν την προέλευσή τους κοντά στο Κυρ..
Παρά το γεγονός ότι πολλά διαστημόπλοια έχουν περάσει από αυτές τις μυστηριώδεις περιοχές στο παρελθόν, τα in situ δεδομένα επιτρέπουν μόνο μια μέτρηση σε ένα συγκεκριμένο σημείο και χρόνο. Ως αποτέλεσμα, η δομή και το σχήμα της μεταγωγής πρέπει να συναχθούν από τις μετρήσεις των ιδιοτήτων του πλάσματος και του μαγνητικού πεδίου που καταγράφονται σε μία μόνο θέση.
Οι ηλιακές αντιστροφές βρέθηκαν να συμβαίνουν συχνά μετά την κυκλοφορία του Το Parker Solar Probe της NASA το 2018. Αυτό υποδηλώνει έντονα ότι οι γρήγορες αντιστροφές μαγνητικού πεδίου συμβαίνουν πιο τακτικά κοντά στον Ήλιο και αύξησε την πιθανότητα οι συστροφές του μαγνητικού πεδίου να τις φέρουν σε σχήμα S.
Switchbacks είναι το όνομα που δόθηκε στο φαινόμενο λόγω της περίπλοκης συμπεριφοράς του. Σχετικά με το πώς θα μπορούσαν να σχηματιστούν, διατυπώθηκαν διάφορες θεωρίες.
Πίστωση: ESA & NASA/Solar Orbiter/Metis Teams; D. Telloni et al. (2022)
Στις 25 Μαρτίου 2022, το Solar Orbiter απείχε μόλις μια μέρα από ένα κοντινό πέρασμα του Ήλιου – φέρνοντάς τον στην τροχιά του πλανήτη Ερμής – και το όργανό του Metis έπαιρνε δεδομένα. Η Μέτις αποκλείει τη φωτεινή λάμψη του φωτός από την επιφάνεια του Ήλιου και βγάζει φωτογραφίες του στέμματος.
Γύρω στις 20:39 UT, ο Μέτις κατέγραψε μια εικόνα του ηλιακού στέμματος που έδειχνε μια παραμορφωμένη στροφή σε σχήμα S στο στεφανιαίο πλάσμα. Σύμφωνα με τον Daniele Telloni, Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής - Αστροφυσικό Παρατηρητήριο του Τορίνο, Ιταλία - πρέπει να είναι μια ηλιακή αλλαγή.
Η εικόνα συγκρίθηκε αργότερα με μια εικόνα που τραβήχτηκε από το όργανο Extreme Ultraviolet Imager (EUI) του Solar Orbiter. Διαπιστώθηκε ότι η υποψήφια μεταγωγή λάμβανε χώρα πάνω από μια ενεργή περιοχή που καταλογίστηκε ως AR 12972. Περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι η ταχύτητα του πλάσματος πάνω από αυτήν την περιοχή ήταν πολύ αργή, όπως θα αναμενόταν από μια ενεργή περιοχή που δεν έχει ακόμη αποδεσμεύσει τα αποθηκευμένα της ενέργεια.
Ο Daniele αναγνώρισε ότι αυτό μοιάζει με τον μηχανισμό δημιουργίας μεταγωγής που παρουσίασε ο καθηγητής Gary Zank του Πανεπιστημίου της Αλαμπάμα στο Χάντσβιλ των Η.Π.Α. Η θεωρία εξέτασε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαφόρων μαγνητικών περιοχών κοντά στο επιφάνεια του ήλιου.
Οι Daniele και Gary απέδειξαν ότι οι εναλλαγές συμβαίνουν όταν υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ μιας περιοχής γραμμών ανοιχτού πεδίου και μιας περιοχής γραμμών κλειστού πεδίου. Καθώς οι γραμμές του γηπέδου συνωστίζονται, μπορούν να επανασυνδεθούν σε πιο σταθερές διαμορφώσεις. Μάλλον σαν το σπάσιμο ενός μαστίγιου, αυτό απελευθερώνει ενέργεια και δημιουργεί μια διαταραχή σχήματος S που ταξιδεύει στο διάστημα, την οποία ένα διερχόμενο διαστημόπλοιο θα καταγράφει ως επιστροφή.
Ο Gary Zank είπε, «Η πρώτη εικόνα από τη Μέτις που έδειξε ο Daniele μου πρότεινε σχεδόν αμέσως τα κινούμενα σχέδια που είχαμε σχεδιάσει για την ανάπτυξη του μαθηματικού μοντέλου για μια αλλαγή. Φυσικά, η πρώτη εικόνα ήταν απλώς ένα στιγμιότυπο και έπρεπε να μετριάζουμε τον ενθουσιασμό μας μέχρι να χρησιμοποιήσουμε την εξαιρετική κάλυψη Metis για να εξάγουμε χρονικές πληροφορίες και να κάνουμε μια πιο λεπτομερή φασματική ανάλυση των ίδιων των εικόνων. Τα αποτελέσματα αποδείχθηκαν θεαματικά!»
Οι επιστήμονες κατασκεύασαν επίσης ένα μοντέλο συμπεριφοράς σε υπολογιστή. Διαπίστωσαν ότι τα αποτελέσματά τους έμοιαζαν εντυπωσιακά με την εικόνα του Metis, ειδικά αφού συμπεριέλαβαν υπολογισμούς για το πώς η δομή θα επιμηκύνονταν κατά τη διάδοσή της προς τα έξω μέσω του ηλιακό στέμμα.
Ο Daniele είπε, «Θα έλεγα ότι αυτή η πρώτη εικόνα μιας μαγνητικής αλλαγής στο ηλιακό στέμμα αποκάλυψε το μυστήριο της προέλευσής τους».
«Το επόμενο βήμα είναι να προσπαθήσουμε να συνδέσουμε στατιστικά τις μεταγωγές που παρατηρούνται in situ με τις περιοχές πηγής τους στον Ήλιο. Με άλλα λόγια, να πετάξει ένα διαστημόπλοιο μέσα από τη μαγνητική αναστροφή και να μπορεί να δει τι έχει συμβεί στην ηλιακή επιφάνεια. Αυτό είναι ακριβώς το είδος της επιστήμης σύνδεσης που σχεδιάστηκε να κάνει το Solar Orbiter, αλλά δεν σημαίνει απαραίτητα ότι το Solar Orbiter πρέπει να πετάξει μέσω της αλλαγής. Θα μπορούσε να είναι ένα άλλο διαστημόπλοιο, όπως το Parker Solar Probe. Εφόσον τα δεδομένα επί τόπου και τα δεδομένα τηλεπισκόπησης είναι ταυτόχρονα, ο Daniele μπορεί να εκτελέσει τη συσχέτιση.»
Daniel Müller, ESA Project Scientist for Solar Orbiter, είπε, «Αυτό είναι ακριβώς το είδος του αποτελέσματος που περιμέναμε με το Solar Orbiter. Λαμβάνουμε περισσότερα δεδομένα από τη σουίτα των δέκα οργάνων μας σε κάθε τροχιά. Με βάση αποτελέσματα όπως αυτό, θα βελτιστοποιήσουμε τις παρατηρήσεις που έχουν προγραμματιστεί για την επόμενη ηλιακή συνάντηση του Solar Orbiter για να κατανοήσουμε πώς ο Ήλιος συνδέεται με το ευρύτερο μαγνητικό περιβάλλον του Ηλιακό σύστημα. Αυτό ήταν το πρώτο κοντινό πέρασμα του Solar Orbiter στον Ήλιο, οπότε αναμένουμε να έρθουν πολλά περισσότερα συναρπαστικά αποτελέσματα».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Daniele Telloni, Gary P. Zank et al. Παρατήρηση μιας μαγνητικής αναστροφής στην ηλιακή κορώνα. Τα περιοδικά αστροφυσικής 936 L25. DOI: 10.3847/2041-8213/ac8104
