Solar switchback is plotselinge en grote afbuigingen van het magnetische veld van de zonnewind. Het vormingsmechanisme en de bronnen van de haarspeldbochten zijn nog steeds niet opgelost. Nu heeft de ESA/NASA Solar Orbiter-ruimtesonde overtuigende aanwijzingen gevonden over de oorsprong van deze magnetische haarspeldbochten.
Solar Orbiter heeft de allereerste teledetectie-observatie ooit consistent gemaakt met een zonne-switchback, waardoor een volledig zicht op de structuur is verkregen, wat bevestigt dat het een S-vormig karakter heeft, zoals voorspeld. Bovendien suggereert het globale beeld dat wordt geboden door de gegevens van de Solar Orbiter dat deze snel variëren magnetische velden kunnen hun oorsprong hebben in de buurt van de Zon.
Ondanks het feit dat in het verleden talloze ruimtevaartuigen door deze mysterieuze gebieden zijn gereisd, maken in situ-gegevens alleen een meting op een bepaald punt en een bepaald tijdstip mogelijk. Als gevolg hiervan moeten de structuur en vorm van de haarspeldbocht worden afgeleid uit metingen van de plasma- en magnetische veldeigenschappen die op één locatie zijn geregistreerd.
De zonne-switchbacks bleken vaak voor te komen na de lancering van NASA's Parker Solar-sonde in 2018. Dit suggereerde sterk dat de snelle omkeringen van het magnetische veld vaker dicht bij de zon plaatsvinden en verhoogde de mogelijkheid dat knikken in het magnetische veld ze in de vorm van een S veroorzaken.
Switchbacks is de naam die aan het fenomeen is gegeven vanwege het verwarrende gedrag. Over hoe deze zich zouden kunnen vormen, werden verschillende theorieën naar voren gebracht.
Krediet: ESA & NASA/Solar Orbiter/Metis Teams; D. Telloni et al. (2022)
Op 25 maart 2022 was Solar Orbiter slechts een dag verwijderd van een korte passage van de zon, waardoor hij binnen de baan van de planeet kwam kwik – en zijn Metis-instrument nam gegevens op. Metis blokkeert de felle schittering van het licht van het oppervlak van de zon en maakt foto's van de corona.
Omstreeks 20:39 UT legde Metis een beeld vast van de zonnecorona die een vervormde S-vormige knik in het coronale plasma vertoonde. Volgens Daniele Telloni, National Institute for Astrophysics - Astrophysical Observatory of Turijn, Italië - moet het een zonnewende zijn.
De afbeelding werd later vergeleken met een afbeelding gemaakt door Solar Orbiter's Extreme Ultraviolet Imager (EUI) instrument. Er werd ontdekt dat de kandidaat-switchback plaatsvond boven een actief gebied gecatalogiseerd als AR 12972. Verdere analyse toonde aan dat de snelheid van het plasma boven dit gebied erg laag was, zoals zou worden verwacht van een actief gebied dat zijn opgeslagen gegevens nog moet vrijgeven. energie.
Daniele herkende dat dit leek op het terugschakelmechanisme dat werd gepresenteerd door prof. Gary Zank van de Universiteit van Alabama in Huntsville, VS. De theorie onderzocht de interacties tussen verschillende magnetische gebieden nabij de Het oppervlak van de zon.
Daniele en Gary hebben bewezen dat haarspeldbochten optreden wanneer er een interactie is tussen een gebied met open veldlijnen en een gebied met gesloten veldlijnen. Terwijl de veldlijnen samenkomen, kunnen ze opnieuw verbinding maken tot stabielere configuraties. Dit lijkt meer op het kraken van een zweep, waarbij energie vrijkomt en een S-vormige verstoring de ruimte in gaat, die een passerend ruimtevaartuig zou opnemen als een haarspeldbocht.
Gary Zank zei: “De eerste afbeelding van Metis die Daniele liet zien, deed me vrijwel onmiddellijk denken aan de cartoons die we hadden getekend bij het ontwikkelen van het wiskundige model voor een haarspeldbocht. Het eerste beeld was natuurlijk slechts een momentopname en we moesten ons enthousiasme temperen totdat we de uitstekende Metis-dekking hadden gebruikt om tijdelijke informatie te extraheren en een meer gedetailleerde spectrale analyse van de beelden zelf uit te voeren. Het resultaat bleek spectaculair!”
Wetenschappers bouwden ook een computermodel van gedrag. Ze ontdekten dat hun resultaten een opvallende gelijkenis vertoonden met het Metis-beeld, vooral nadat ze berekeningen hadden toegevoegd voor hoe de structuur zou worden verlengd tijdens zijn voortplanting naar buiten door de zonne corona.
Daniele zei, "Ik zou zeggen dat dit eerste beeld van een magnetische haarspeldbocht in de zonnecorona het mysterie van hun oorsprong heeft onthuld."
"De volgende stap is om te proberen haarspeldbochten die in situ zijn waargenomen statistisch te koppelen aan hun brongebieden op de zon. Met andere woorden, om een ruimtevaartuig door de magnetische omkering te laten vliegen en te kunnen zien wat er op het zonneoppervlak is gebeurd. Dit is precies het soort koppelingswetenschap waarvoor Solar Orbiter is ontworpen, maar het betekent niet noodzakelijkerwijs dat Solar Orbiter door de haarspeldbocht moet vliegen. Het zou een ander ruimtevaartuig kunnen zijn, zoals de Parker Solar Probe. Zolang de in-situ data en remote sensing data gelijktijdig zijn, kan Daniele de correlatie uitvoeren.”
Daniel Müller, ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter, zei, “Dit is precies het soort resultaat waar we op hoopten met Solar Orbiter. Bij elke baan halen we meer gegevens uit onze suite van tien instrumenten. Op basis van resultaten zoals deze, zullen we de geplande waarnemingen voor de volgende zonne-ontmoeting van de Solar Orbiter verfijnen om te begrijpen hoe de zon zich verbindt met de bredere magnetische omgeving van de Zonnestelsel. Dit was de allereerste close-pass van de Solar Orbiter naar de zon, dus we verwachten dat er nog veel meer opwindende resultaten zullen volgen.”
Journal Reference:
- Daniele Telloni, Gary P. Zank et al. Waarneming van een magnetische terugslag in de zonnecorona. De astrofysische journaalbrieven 936L25. DOI: 10.3847/2041-8213/ac8104
