Το Solar Orbiter ανιχνεύει μια μαγνητική αναστροφή του ηλιακού ανέμου έως την πηγή της στον Ήλιο

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) αναφέρει ότι το διαστημικό του σκάφος Solar Orbiter ακολούθησε μια μαγνητική αναστροφή (switchback), μια πτυχή σε σχήμα S του μαγνητικού πεδίου που μεταφέρεται από τον ηλιακό άνεμο, έως το σημείο όπου ξεκίνησε στον Ήλιο. Το αποτέλεσμα προέρχεται από δημοσίευση με επικεφαλής τον Jesse Coburn του CNRS/LPP στη Γαλλία, με τίτλο «On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind» («Σχετικά με την κορωνική προέλευση των μαγνητικών αναστροφών στον ηλιακό άνεμο»), η οποία δημοσιεύθηκε τώρα στο Nature Astronomy. Σύμφωνα με τον ESA, η ομάδα εντόπισε την πηγή αναλύοντας τα σωματίδια που βρήκε το σκάφος στο εσωτερικό της δομής.

Ο ηλιακός άνεμος είναι μια συνεχής εκροή θερμού, ηλεκτρικά φορτισμένου αερίου, ή αλλιώς πλάσματος, που παρασύρει το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου στο Ηλιακό Σύστημα. Στην πορεία, οι δυναμικές γραμμές μπορεί να συστραφούν, να σπάσουν ή να αναδιπλωθούν πάνω στον εαυτό τους. Οι μαγνητικές αναστροφές είναι ένα τέτοιο φαινόμενο: έχουν ανιχνευθεί συχνά κοντά στον Ήλιο, αλλά ο τρόπος σχηματισμού τους παραμένει αντικείμενο συζήτησης. Ο ESA υπενθυμίζει ότι το 2022 το Solar Orbiter παρατήρησε μία από απόσταση και επιβεβαίωσε το σχήμα S που είχαν προβλέψει οι ερευνητές αλλά δεν είχαν δει ποτέ άμεσα.

Αυτή τη φορά το σκάφος πέρασε κατευθείαν μέσα από μια μαγνητική αναστροφή. «Το Solar Orbiter πέταξε μέσα από μια πολύ μεγάλη μαγνητική αναστροφή», λέει ο Coburn, εξηγώντας ότι αυτό επέτρεψε στην ομάδα να μετρήσει σπάνια παρατηρούμενα σωματίδια που φέρουν ενδείξεις για την προέλευσή τους. Σε μετρήσεις του Solar Wind Analyser (SWA), που έγιναν όταν το Solar Orbiter βρισκόταν περίπου στα μισά της απόστασης μεταξύ Γης και Ήλιου, οι ερευνητές βρήκαν έναν συνδυασμό φορτισμένων σωματιδίων οξυγόνου και άνθρακα. Ο ESA αναφέρει ότι το μείγμα αυτό μπορεί να έχει σχηματιστεί μόνο μέσα σε θερμούς μαγνητικούς βρόχους στην ηλιακή επιφάνεια.

Ο Coburn περιγράφει δύο κύριες εξηγήσεις για το πώς προκύπτουν οι μαγνητικές αναστροφές και, μαζί τους, ο ηλιακός άνεμος. Το μείγμα σωματιδίων υποστηρίζει την πρώτη, την επανασύνδεση ανταλλαγής (interchange reconnection): ανοιχτές δυναμικές γραμμές, κατά μήκος των οποίων η ύλη μπορεί να διαφύγει στο διάστημα, συναντούν κλειστούς βρόχους που καμπυλώνουν πίσω προς τον Ήλιο, και οι γραμμές σπάνε και επανασυνδέονται, ώστε το πλάσμα που ήταν παγιδευμένο σε έναν βρόχο να διαφεύγει. Η ανταγωνιστική εξήγηση βασίζεται σε κύματα και τύρβη. Η συν-συγγραφέας Stephanie Yardley του Northumbria University στο Ηνωμένο Βασίλειο λέει ότι η ομάδα βλέπει ενδείξεις και γι’ αυτά, αλλά πιθανότατα μόνο αφού η αναστροφή έχει απομακρυνθεί από τον Ήλιο. Κατά τη γνώμη της, εμπλέκονται και οι δύο διεργασίες και «απλώς δρουν σε διαφορετικά στάδια της ζωής μιας μαγνητικής αναστροφής».

Πέρα από τα δεδομένα σωματιδίων in situ, η ομάδα εξέτασε εικόνες του ηλιακού δίσκου και μοντελοποίησε τα μαγνητικά πεδία του Ήλιου και του γύρω διαστήματος. Ο ESA αναφέρει ότι οι ερευνητές κατασκεύασαν ένα νέο μοντέλο για να προσδιορίσουν από πού προήλθε το πλάσμα, συνδέοντας τις μετρήσεις του Solar Orbiter με δεδομένα από το Solar Dynamics Observatory της NASA για να εντοπίσουν την περιοχή-πηγή. Σύμφωνα με τον ESA, η εργασία δείχνει επίσης ότι η ατμόσφαιρα του Ήλιου αφήνει το αποτύπωμά της στα σωματίδια του ηλιακού ανέμου, κάτι που θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες να ανασυνθέσουν την ιστορία πλάσματος που μετρήθηκε μακριά από τον Ήλιο.