4 Minuten
Artimi matavimai atskleidė dvi aiškias dalelių populiacijas
Iš Žemės mūsų Saulė gali atrodyti rami, tačiau artėjant prie žvaigždės kosminiams aparatais matomas kur kas dinamiškesnis aplinkos paveikslas. Nauja analizė, paremta Europos kosmoso agentūros Solar Orbiter in situ matavimais, rodo, kad saulės erupcijų metu išskiriamos energingos dalelės skirstosi į dvi aiškias grupes, turinčias skirtingas kilmes ir skirtingą sklidimo elgseną. Šie rezultatai gilina supratimą apie saulės energetinius elektronus (SEE) — dalelių populiaciją, svarbią kosminei meteorologijai ir keliančią grėsmę palydovams bei astronautams.
"Saulė yra galingiausias dalelių greitintuvas Saulės sistemoje," pažymi mokslininkai. Remiantis Solar Orbiter duomenimis, surinktais 2020–2022 m., komanda ištyrė daugiau nei 300 SEE įvykių ir nustatė nuoseklią dihotomiją. Viena klasė — vadinamosios impulsinės fazės — glaudžiai susijusi su greitais, vietiniais dalelių išsiveržimais per saulės žybsnius. Kita — lėtos, arba gradualios — koreliuoja su didesniais, ilgiau trunkančiais koroniniais masių išmetimais (CME), kurie sukuria plačiau išsisklaidantį ir ilgiau išliekantį dalelių pliūpsnį plačiose kampinėse srityse.
Misijos profilis ir kodėl Solar Orbiter padarė skirtumą
Solar Orbiter skrieja eliptine orbita ir priartėja maždaug iki 42 milijonų kilometrų nuo Saulės. Toks artumas leido įgulos instrumentams išmatuoti elektronų srautus palyginti nepakitusioje būsenoje, dar prieš tai, kai ilgų atstumų sklidimo efektai juos iškreipia. Derindami tiesioginius in situ dalelių matavimus su nuotolininio stebėjimo duomenimis apie saulės diską ir korona, mokslininkai galėjo susieti konkrečius dalelių srautus su tame pačiame laike įvykusiu žybsniu arba CME.
Solar Orbiter iliustracija, matuojanti skirtingų tipų saulės energetinius elektronus. (ESA & NASA/Solar Orbiter/STIX & EPD)
Pagrindinis autorius Alexander Warmuth (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam, AIP) paaiškina, kad būtent Solar Orbiter atstumo, instrumentacijos ir pasikartojančių susidūrimų su dalelių įvykiais derinys leido aiškiai atskirti dvi grupes. Bendraautoris Frederic Schuller priduria, kad tai pirmas kartas, kai mokslininkai tiesiogiai pastebėjo tokią tvirtą sąsają tarp in situ matuojamų dalelių populiacijų ir jų Saulėje kilusių šaltinių įvykių.
Sklidimo efektai, laiko neatitikimai ir praktinės pasekmės
Viena ilgai kėlusių problemų heliomoksluose buvo neatitikimai tarp elektromagnetinių požymių Saulėje — pavyzdžiui, šviesos ir radijo blyksnių — ir laiko, kada SEE užfiksuoja kosminiai aparatai. Komanda nustatė, kad šie regimi vėlavimai dažnai nėra dalelių paleidimo atidėliojimai, o atsiranda dėl to, kaip elektronai keliauja per turbulentinę heliosferą. "Elektronai susiduria su turbulencija, būna išskaidomi į skirtingas puses ir pan., todėl mes jų iš karto nepastebime," sako bendraautorė Laura Rodríguez-García. Šie sklaidymo ir transporto procesai kaupiasi didėjant atstumui nuo Saulės ir keičia stebimą įvykio laiką bei kampinį išsisklaidymą.
Gigantiškas M7 klasės saulės žybsnis, užfiksuotas NASA Solar Dynamics Observatory 2012 m. liepos 19 d. (NASA/Royal Observatory Belgium/SIDC)
Supratimas apie SEE kilmę, laiką ir vystymąsi turi tiesioginę taikomąją vertę. Daniel Müller, ESA projekto mokslininkas Solar Orbiter misijai, pabrėžia, kad patikslintas žinojimas apie energingų dalelių generavimą ir transportą padeda gerinti kosminės meteorologijos prognozes ir sumažinti riziką kosminiams aparatams. Ypač svarbu atskirti impulsinius, žybsniais susijusius elektronų pliūpsnius nuo platesnių, CME sukeltų srautų — tai leidžia tiksliau modeliuoti radiacinę ekspoziciją palydovams ir žmonėms kosminėse misijose.
Eksperto įžvalga
Dr. Elena Park, saulės fizikė (universiteto pavadinimas), komentuoja: "Ši analizė išnaudoja Solar Orbiter unikalias matymo galimybes. Elektronų matavimas arti jų šaltinio sumažina neaiškumus, kuriuos sukelia heliosferinis sklaidymas. Toks aiškumas leidžia susieti dalelių požymius su konkrečia žybsnio ar CME dinamika — tai itin svarbu tobulinant erdvės oro prognozavimo modelius, saugančius žemės orbitos įrenginius ir būsimus bemiegius žmonių skrydžius."
Išvados
Solar Orbiter artimi stebėjimai patvirtino aiškų skirtumą tarp impulsinių, žybsniais sukeliamų energingų elektronų ir lėtesnių, su CME susijusių srautų. Matavę SEE in situ ir susiedami juos su Saulės šaltiniais, mokslininkai pagerino supratimą apie dalelių greitinimo mechanizmus ir transporto procesus, kurie keičia dalelių atvykimą prie kosminių aparatų. Šios žinios tikslina kosminės meteorologijos modelius ir stiprina gebėjimą apsaugoti palydovus bei žmones nuo Saulės radiacijos pavojų, tuo tarpu Solar Orbiter toliau tiria arti Saulės esančią aplinką ir siekia naujų atradimų.
Quelle: sciencealert
Kommentare