Sekelompok ilmuwan dari Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) di Jerman telah membuat kemajuan signifikan dalam memahami salah satu misteri Matahari yang paling menjengkelkan: bagaimana bintang kita mendorong partikel-partikel yang membentuk Matahari. angin matahari ke luar angkasa?
Informasi tersebut menawarkan perspektif berbeda tentang wilayah penting corona matahari yang sebelumnya sulit dijangkau oleh para peneliti. Di sana, tim untuk pertama kalinya mencatat jaringan dinamis struktur plasma yang menyerupai jaringan panjang yang saling terkait. Gambaran berbeda muncul ketika data dari berbagai wahana antariksa dan simulasi komputer komprehensif digabungkan: energi magnet dilepaskan, dan partikel lepas ke ruang angkasa tempat struktur jaringan koronal yang memanjang berinteraksi.
Satelit Lingkungan Operasional Geostasioner (GOES) milik Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional AS (NOAA) secara tradisional memusatkan perhatian pada hal-hal selain matahari.
Kampanye pengamatan eksplorasi untuk memotret perluasan korona matahari dilakukan pada bulan Agustus dan September 2018. Selama lebih dari sebulan, Solar Ultraviolet Imager (SUVI) milik GOES melihat langsung ke Matahari seperti biasanya dan menangkap gambar di kedua sisinya.
Dr Dan Seaton dari SwRI, yang menjabat sebagai kepala ilmuwan SUVI selama kampanye observasi, mengatakan, “Kami memiliki kesempatan langka untuk menggunakan instrumen dengan cara yang tidak biasa untuk mengamati wilayah yang belum dieksplorasi. Kami bahkan tidak tahu apakah ini akan berhasil, tapi jika berhasil, kami akan membuat penemuan penting.”
Korona perantara, lapisan atmosfer matahari yang berada 350 ribu kilometer di atas garis kasat mata permukaan matahari, dapat difoto dalam sinar ultraviolet untuk pertama kalinya dengan mengintegrasikan foto dari berbagai sudut pandang, sehingga meningkatkan bidang pandang instrumen secara signifikan.
Pradeep Chitta dari MPS, penulis utama studi baru ini, mengatakan, “Di tengah-tengah corona, penelitian tenaga surya mempunyai titik buta. Data GOES kini memberikan kemajuan yang signifikan. Di tengah-tengah korona, para peneliti mencurigai adanya proses yang mendorong dan memodulasi angin matahari.”
© Astronomi Alam, Chitta dkk. / PERGI/SUVI / SOHO/LASCO
Salah satu aspek paling luas dari bintang kita adalah angin matahari. Heliosfer, gelembung plasma yang dijernihkan yang menandakan lingkup pengaruh Matahari, tercipta oleh aliran partikel bermuatan yang diluncurkan Matahari ke luar angkasa dan bergerak hingga batas Tata Surya kita. Angin matahari terbagi menjadi komponen cepat dan lambat sesuai dengan kecepatannya. Bagian dalam lubang koronal, area yang tampak gelap akibat radiasi ultraviolet koronal, merupakan tempat asal mula angin matahari cepat, yang dapat bergerak dengan kecepatan lebih dari 500 kilometer per detik. Namun, masih sedikit yang diketahui tentang asal usul angin matahari yang lamban ini. Namun, partikel angin matahari yang lambat pun bergerak melalui ruang angkasa dengan kecepatan supersonik 300 hingga 500 km/s.
Plasma koronal panas dengan suhu lebih dari satu juta derajat perlu keluar dari Matahari untuk membentuk angin matahari yang lambat. Mekanisme apa yang bekerja di sini? Terlebih lagi, angin matahari yang lambat tidaklah homogen tetapi mengungkapkan, setidaknya sebagian, struktur pita yang terlihat jelas seperti sinar. Dari mana dan bagaimana asal usulnya? Ini adalah pertanyaan-pertanyaan yang dibahas dalam studi baru ini.
Wilayah dekat khatulistiwa terlihat pada data GOES yang menarik perhatian para peneliti: dua lubang koronal, tempat angin matahari mengalir tanpa hambatan menjauhi Matahari, dekat dengan wilayah dengan medan magnet yang kuat. Interaksi sistem ini dianggap sebagai asal muasal potensial angin matahari yang lamban.
Korona tengah di atas wilayah ini digambarkan dengan struktur plasma memanjang yang mengarah ke luar secara radial pada data GOES. Fenomena yang baru pertama kali diamati secara langsung ini oleh tim penulis disebut sebagai jaring koronal. Struktur web sering berinteraksi dan mengatur ulang.
Para peneliti telah lama mengetahui bahwa plasma matahari di mahkota luar menunjukkan arsitektur serupa. Selama beberapa dekade, coronagraph LASCO (Large Angle and Spectrometric Coronagraph) yang ada di pesawat ruang angkasa SOHO, yang merayakan ulang tahunnya yang ke-25 tahun lalu, telah memberikan gambar dari wilayah ini dalam cahaya tampak.
Angin matahari lambat yang memulai perjalanannya ke luar angkasa diperkirakan memiliki struktur yang mirip dengan aliran jet oleh para ilmuwan. Seperti yang ditunjukkan secara mengesankan oleh penelitian baru-baru ini, struktur ini sudah mendominasi di bagian tengah korona.
Para peneliti juga memeriksa informasi dari wahana antariksa lainnya untuk mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam tentang fenomena tersebut: Gambar permukaan Matahari pada masa yang sama diperoleh dari Solar Dynamics Observatory (SDO) milik NASA, sedangkan gambar dari samping diperoleh dari pesawat ruang angkasa STEREO-A, yang telah mengorbit Matahari sebelum Bumi sejak 2006.
Dr Cooper Downs dari Predictive Science Inc., yang melakukan simulasi komputer, berkata, “Dengan menggunakan teknik komputasi modern yang menggabungkan pengamatan penginderaan jauh terhadap Matahari, para peneliti dapat menggunakan superkomputer untuk membangun model 3D yang realistis dari medan magnet yang sulit dipahami di korona matahari. Dalam studi ini, tim menggunakan model magnetohidrodinamik (MHD) canggih untuk mensimulasikan medan magnet dan keadaan plasma corona pada periode ini.”
Dr Cooper Downs dari Predictive Science Inc., yang melakukan simulasi komputer, berkata, “Hal ini membantu kami menghubungkan dinamika menarik yang kami amati di tengah-tengah mahkota dengan teori-teori pembentukan angin matahari yang berlaku.”
Chitta tersebut, “Seperti yang ditunjukkan oleh perhitungan, struktur jaringan koronal mengikuti garis medan magnet. Analisis kami menunjukkan bahwa arsitektur medan magnet di tengah korona tercetak pada angin matahari yang lambat dan berperan penting dalam mempercepat partikel ke luar angkasa. Menurut hasil baru tim, plasma matahari panas di tengah korona mengalir di sepanjang garis medan magnet terbuka di jaringan koronal. Saat garis-garis medan bersilangan dan berinteraksi, energi dilepaskan.”
“Ada banyak hal yang menunjukkan bahwa para peneliti sedang menyelidiki fenomena mendasar. Selama periode aktivitas matahari tinggi, lubang koronal sering terjadi di dekat ekuator dan dekat dengan daerah dengan kekuatan medan magnet tinggi. Oleh karena itu, jaringan coronal yang kami amati bukanlah kasus yang terisolasi.”
Tim berharap mendapatkan wawasan lebih jauh dan lebih rinci dari misi surya di masa depan. Beberapa di antaranya, seperti misi Proba-3 ESA yang direncanakan pada tahun 2024, dilengkapi dengan instrumen yang menyasar corona tengah. MPS terlibat dalam pemrosesan dan analisis data misi ini. Bersama dengan data pengamatan dari wahana yang saat ini beroperasi seperti Parker Solar Probe milik NASA dan Solar Orbiter milik ESA, yang meninggalkan garis Bumi-Matahari, hal ini akan memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang struktur tiga dimensi jaringan koronal.
Referensi Jurnal:
- LP Chitta, DB Seaton, C.Downs, CE DeForest, AK Higginson. Pengamatan langsung terhadap jaringan koronal kompleks yang mendorong angin matahari lambat yang sangat terstruktur. Astronomi Alam, 24 November 2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01834-5
