Solar Orbiter spårar en magnetisk switchback i solvinden tillbaka till dess källa på solen

Europeiska rymdorganisationen (ESA) uppger att dess rymdsond Solar Orbiter har följt en magnetisk switchback – ett S-format veck i magnetfältet som förs med av solvinden – tillbaka till dess ursprung på solen. Resultatet kommer från en artikel ledd av Jesse Coburn vid CNRS/LPP i Frankrike, med titeln ”On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind” (Om det koronala ursprunget till magnetiska switchbacks i solvinden), som nu har publicerats i Nature Astronomy. Enligt ESA identifierade forskarlaget källan genom att analysera de partiklar som rymdsonden fann inuti strukturen.

Solvinden är ett ständigt utflöde av het, elektriskt laddad gas, eller plasma, som drar ut solens magnetfält i solsystemet. På vägen kan fältlinjerna vridas, brytas eller böjas tillbaka mot sig själva. Switchbacks är ett sådant fenomen: de har ofta detekterats nära solen, men hur de bildas är fortfarande omdebatterat. ESA påminner om att Solar Orbiter 2022 observerade en switchback på avstånd och bekräftade den S-form som forskare hade förutsagt men aldrig sett direkt.

Den här gången passerade rymdsonden rakt igenom en switchback. ”Solar Orbiter flög genom en mycket stor switchback”, säger Coburn, och förklarar att detta gjorde det möjligt för laget att mäta sällan observerade partiklar som bär ledtrådar om sitt ursprung. I mätningar från Solar Wind Analyser (SWA), gjorda när Solar Orbiter befann sig ungefär halvvägs mellan jorden och solen, fann forskarna en kombination av laddade syre- och kolpartiklar. ESA uppger att denna blandning bara kan ha bildats i heta magnetiska slingor vid solytan.

Coburn beskriver två ledande förklaringar till hur switchbacks, och därmed solvinden, uppstår. Partikelblandningen stöder den första, utbytesrekonnektion (interchange reconnection): öppna fältlinjer, längs vilka materia kan fly ut i rymden, möter slutna slingor som böjer sig tillbaka mot solen, och linjerna bryts och kopplas ihop på nytt så att plasma som tidigare var instängd i en slinga tar sig ut. Den konkurrerande förklaringen bygger på vågor och turbulens. Medförfattaren Stephanie Yardley vid Northumbria University i Storbritannien säger att laget ser tecken även på dessa, men sannolikt först när switchbacken har färdats bort från solen. Enligt henne är båda processerna inblandade och ”de verkar helt enkelt i olika skeden av en switchbacks livstid”.

Utöver partikeldata in situ undersökte laget bilder av solskivan och modellerade magnetfälten hos solen och det omgivande rummet. ESA uppger att forskarna byggde en ny modell för att räkna ut var plasman kom ifrån, och kopplade Solar Orbiters mätningar till data från NASA:s Solar Dynamics Observatory för att lokalisera källområdet. Enligt ESA visar arbetet också att solens atmosfär lämnar sin signatur på solvindens partiklar, vilket skulle kunna göra det möjligt för forskare att rekonstruera historien hos plasma som uppmätts långt från solen.