Solar tilbakekobling er plutselig og store avbøyninger av solvindens magnetfelt. Switchbackenes formasjonsmekanisme og kilder er fortsatt uløste. Nå har ESA/NASA Solar Orbiter-romfartøyet funnet overbevisende ledetråder om opprinnelsen til disse magnetiske tilbakekoblingene.
Solar Orbiter har gjort den første fjernmålingsobservasjonen noensinne i samsvar med en solar switchback, og gir full oversikt over strukturen, og bekrefter at den har en S-formet karakter, som forutsagt. I tillegg antyder det globale synet som tilbys av dataene fra Solar Orbiter at disse raskt varierer magnetiske felter kan ha sin opprinnelse nær Sol.
Til tross for at mange romfartøyer har passert gjennom disse mystiske områdene tidligere, tillater in situ-data kun en måling på et bestemt tidspunkt og tidspunkt. Som et resultat må switchbackens struktur og form utledes fra målinger av plasma- og magnetfeltegenskapene registrert på et enkelt sted.
Det ble funnet at solenergiomkoblingene skjedde ofte etter lanseringen av NASAs Parker Solar Probe i 2018. Dette antydet sterkt at de raske magnetfeltreverseringene skjer mer regelmessig nær solen, og økte muligheten for at magnetfeltknekker bringer dem i form av en S.
Switchbacks er navnet gitt til fenomenet på grunn av dets forvirrende oppførsel. Om hvordan disse kan dannes, ble det fremsatt flere teorier.
Kreditt: ESA & NASA/Solar Orbiter/Metis Teams; D. Telloni et al. (2022)
Den 25. mars 2022 var Solar Orbiter bare en dag unna en nærpassering av solen – og brakte den innenfor planetens bane Mercury – og Metis-instrumentet tok data. Metis blokkerer det skarpe lyset fra solens overflate og tar bilder av koronaen.
Rundt 20:39 UT tok Metis et bilde av solkoronaen som viste en forvrengt S-formet knekk i koronalplasmaet. I følge Daniele Telloni, National Institute for Astrophysics – Astrophysical Observatory of Torino, Italia – må det være en solenergiomkobling.
Bildet ble senere sammenlignet med et bilde tatt med Solar Orbiters Extreme Ultraviolet Imager (EUI) instrument. Det ble funnet at tilbakekoblingen av kandidaten fant sted over en aktiv region katalogisert som AR 12972. Ytterligere analyse viste at hastigheten til plasmaet over denne regionen var veldig langsom, som man kunne forvente fra en aktiv region som ennå ikke har frigitt sine lagrede energi.
Daniele gjenkjente dette som å ligne tilbakekoblingsgenereringsmekanismen presentert av prof. Gary Zank ved University of Alabama i Huntsville, USA. Teorien undersøkte samspillet mellom ulike magnetiske områder nær Solens overflate.
Daniele og Gary beviste at tilbakekoblinger oppstår når det er en interaksjon mellom et område med åpne feltlinjer og et område med lukkede feltlinjer. Etter hvert som feltlinjene flokkes sammen, kan de koble seg sammen igjen til mer stabile konfigurasjoner. Snarere som å knekke en pisk, frigjør dette energi og setter en S-formet forstyrrelse som reiser ut i verdensrommet, som et passerende romfartøy vil registrere som en tilbakekobling.
Gary Zank sa, "Det første bildet fra Metis som Daniele viste foreslo nesten umiddelbart tegneseriene vi hadde tegnet i utviklingen av den matematiske modellen for en tilbakekobling. Selvfølgelig var det første bildet bare et øyeblikksbilde, og vi måtte dempe vår entusiasme til vi hadde brukt den utmerkede Metis-dekningen til å trekke ut tidsinformasjon og gjøre en mer detaljert spektralanalyse av selve bildene. Resultatene viste seg å være spektakulære!
Forskere bygde også en datamaskinmodell for atferd. De fant at resultatene deres hadde en slående likhet med Metis-bildet, spesielt etter at de inkluderte beregninger for hvordan strukturen ville forlenges under forplantningen utover gjennom solkorona.
Daniele sa, "Jeg vil si at dette første bildet av en magnetisk tilbakekobling i solkoronaen har avslørt mysteriet om deres opprinnelse."
"Neste trinn er å prøve å statistisk koble tilbakekoblinger observert in situ med deres kilderegioner på solen. Med andre ord, å få et romfartøy til å fly gjennom den magnetiske reverseringen og være i stand til å se hva som har skjedd på soloverflaten. Dette er akkurat den typen koblingsvitenskap som Solar Orbiter ble designet for å gjøre, men det betyr ikke nødvendigvis at Solar Orbiter trenger å fly gjennom tilbakekoblingen. Det kan være et annet romfartøy, for eksempel Parker Solar Probe. Så lenge in situ-dataene og fjernmålingsdataene er samtidige, kan Daniele utføre korrelasjonen.»
Daniel Müller, ESA-prosjektforsker for Solar Orbiter, sa, "Dette er akkurat den typen resultat vi håpet på med Solar Orbiter. Vi henter mer data fra vår suite på ti instrumenter med hver bane. Basert på resultater som dette, vil vi finjustere observasjonene som er planlagt for Solar Orbiters neste solmøte for å forstå hvordan solen kobles til det bredere magnetiske miljøet i Solsystem. Dette var Solar Orbiters aller første nærpassering til solen, så vi forventer at mange flere spennende resultater kommer."
Tidsreferanse:
- Daniele Telloni, Gary P. Zank et al. Observasjon av en magnetisk tilbakekobling i solkoronaen. The Astrophysical Journal Letters 936 L25. GJØR JEG: 10.3847/2041-8213/ac8104
