Znanstvenici su, kombinirajući podatke s više svemirskih letjelica diljem Sunčevog sustava, stvorili dosad najdetaljniju kartu ključne granice Sunca. Riječ je o granici gdje Sunčev magnetski utjecaj prestaje ubrzavati solarni vjetar, a poznata je kao Alfvénova površina. Po prvi put je ova promjenjiva struktura kontinuirano rekonstruirana, otkrivajući kako se njezin oblik mijenjao tijekom prve polovice 25. solarnog ciklusa, piše Science Alert.
Ova karta pruža ključne informacije za razumijevanje užarene Sunčeve atmosfere.
"Podaci Parkerove solarne sonde iz dubine ispod Alfvénove površine mogli bi pomoći odgovoriti na velika pitanja o Sunčevoj kruni, poput toga zašto je tako vruća", kaže astrofizičar Sam Badman s Harvard & Smithsonian Centra za astrofiziku (CfA), prvi autor studije. "Ali da bismo odgovorili na ta pitanja, prvo moramo točno znati gdje je granica."
Što je Alfvénova površina?
Alfvénova površina, granica poznata znanstvenicima desetljećima, predstavlja točku bez povratka. To je mjesto gdje magnetski utjecaj Sunca slabi do te mjere da se valovi solarnog materijala više ne mogu vratiti prema Suncu, a solarni vjetar koji se udaljava gubi magnetsku vezu sa zvijezdom.
Solarni vjetar je stalna struja čestica koja izvire sa Sunca i putuje kroz cijeli Sunčev sustav. Iako može pobjeći i ispod Alfvénove površine, upravo je ta površina sučelje gdje vjetar prelazi iz magnetski vođenog u slobodan tok.
Način na koji se ovo sučelje mijenja - širi, skuplja i stvara šiljke - izravno utječe na interakciju sa Zemljom i drugim planetima. To igra ključnu ulogu u svemirskom vremenu, fenomenu koji može ugroziti komunikacijske tehnologije, električne mreže i satelite u orbiti. Uz to, Sunce je jedina zvijezda u svemiru za koju imamo alat za izravno mjerenje Alfvénove površine: Parkerovu solarnu sondu.
Parkerov hrabri zaron
Od 2021. godine, sonda Parker je više puta zaronila ispod Alfvénove površine, šaljući podatke koji su sada potvrđeni kao nedvosmisleno uzorkovanje dinamike ispod te granice.
"Ovaj rad bez sumnje pokazuje da Parkerova solarna sonda sa svakom orbitom duboko zaranja u regiju gdje se rađa solarni vjetar", kaže astronom Michael Stevens s CfA. "Sada idemo prema uzbudljivom razdoblju gdje će [sonda] iz prve ruke svjedočiti kako se ti procesi mijenjaju dok Sunce ulazi u sljedeću fazu svog ciklusa aktivnosti."
Kombinacija podataka s više letjelica
Istraživači su analizirali podatke koje je sonda prikupila tijekom svojih najbližih prilazaka Suncu, takozvanih perihela.
Te su podatke usporedili s promatranjima letjelice Solar Orbiter, koja proučava Sunce s veće udaljenosti, kao i s podacima triju letjelica smještenih u Lagrangeovoj točki L1 - gravitacijski stabilnoj regiji između Zemlje i Sunca. Ove tri letjelice pružile su ključne informacije o brzini, gustoći, temperaturi i magnetskom polju solarnog vjetra.
Granica koja se mijenja
Rezultati su otkrili da je Parker tijekom većine svojih preleta samo 'zagrebao' po uzburkanoj Alfvénovoj površini. Tek je tijekom svoja dva najdublja zarona, poduzeta na vrhuncu solarne aktivnosti, sonda uspjela zaroniti duboko ispod granice.
Kombinirani podaci, prikupljeni tijekom šest godina dok je solarna aktivnost rasla, također su pokazali da se Alfvénova površina proširila za oko 30 posto svoje prosječne visine.
"Kako Sunce prolazi kroz cikluse aktivnosti, ono što vidimo je da oblik i visina Alfvénove površine oko Sunca postaju veći i također šiljastiji", kaže Badman. "To je zapravo ono što smo predvidjeli u prošlosti, ali sada to možemo izravno potvrditi."
Pogled u budućnost i druge zvijezde
Ova otkrića pomoći će znanstvenicima da detaljnije razumiju fiziku Sunca, posebno uz buduće podatke koje će Parker prikupiti dok se Sunce približava solarnom minimumu.
Istraživanje ima implikacije i za proučavanje drugih zvijezda. Primjerice, zvijezde s jačim magnetskim poljem vjerojatno imaju mnogo veće Alfvénove granice, što bi moglo utjecati na planete u bliskim orbitama i potencijalno ometati razvoj života.
"Prije smo mogli samo procijeniti Sunčevu granicu izdaleka bez načina da provjerimo jesmo li dobili točan odgovor, ali sada imamo preciznu kartu koju možemo koristiti za navigaciju dok je proučavamo", zaključuje Badman. Istraživanje je objavljeno u časopisu The Astrophysical Journal Letters.
Ova karta pruža ključne informacije za razumijevanje užarene Sunčeve atmosfere.
"Podaci Parkerove solarne sonde iz dubine ispod Alfvénove površine mogli bi pomoći odgovoriti na velika pitanja o Sunčevoj kruni, poput toga zašto je tako vruća", kaže astrofizičar Sam Badman s Harvard & Smithsonian Centra za astrofiziku (CfA), prvi autor studije. "Ali da bismo odgovorili na ta pitanja, prvo moramo točno znati gdje je granica."
Što je Alfvénova površina?
Alfvénova površina, granica poznata znanstvenicima desetljećima, predstavlja točku bez povratka. To je mjesto gdje magnetski utjecaj Sunca slabi do te mjere da se valovi solarnog materijala više ne mogu vratiti prema Suncu, a solarni vjetar koji se udaljava gubi magnetsku vezu sa zvijezdom.
Solarni vjetar je stalna struja čestica koja izvire sa Sunca i putuje kroz cijeli Sunčev sustav. Iako može pobjeći i ispod Alfvénove površine, upravo je ta površina sučelje gdje vjetar prelazi iz magnetski vođenog u slobodan tok.
Način na koji se ovo sučelje mijenja - širi, skuplja i stvara šiljke - izravno utječe na interakciju sa Zemljom i drugim planetima. To igra ključnu ulogu u svemirskom vremenu, fenomenu koji može ugroziti komunikacijske tehnologije, električne mreže i satelite u orbiti. Uz to, Sunce je jedina zvijezda u svemiru za koju imamo alat za izravno mjerenje Alfvénove površine: Parkerovu solarnu sondu.
Parkerov hrabri zaron
Od 2021. godine, sonda Parker je više puta zaronila ispod Alfvénove površine, šaljući podatke koji su sada potvrđeni kao nedvosmisleno uzorkovanje dinamike ispod te granice.
"Ovaj rad bez sumnje pokazuje da Parkerova solarna sonda sa svakom orbitom duboko zaranja u regiju gdje se rađa solarni vjetar", kaže astronom Michael Stevens s CfA. "Sada idemo prema uzbudljivom razdoblju gdje će [sonda] iz prve ruke svjedočiti kako se ti procesi mijenjaju dok Sunce ulazi u sljedeću fazu svog ciklusa aktivnosti."
Kombinacija podataka s više letjelica
Istraživači su analizirali podatke koje je sonda prikupila tijekom svojih najbližih prilazaka Suncu, takozvanih perihela.
Te su podatke usporedili s promatranjima letjelice Solar Orbiter, koja proučava Sunce s veće udaljenosti, kao i s podacima triju letjelica smještenih u Lagrangeovoj točki L1 - gravitacijski stabilnoj regiji između Zemlje i Sunca. Ove tri letjelice pružile su ključne informacije o brzini, gustoći, temperaturi i magnetskom polju solarnog vjetra.
Granica koja se mijenja
Rezultati su otkrili da je Parker tijekom većine svojih preleta samo 'zagrebao' po uzburkanoj Alfvénovoj površini. Tek je tijekom svoja dva najdublja zarona, poduzeta na vrhuncu solarne aktivnosti, sonda uspjela zaroniti duboko ispod granice.
Kombinirani podaci, prikupljeni tijekom šest godina dok je solarna aktivnost rasla, također su pokazali da se Alfvénova površina proširila za oko 30 posto svoje prosječne visine.
"Kako Sunce prolazi kroz cikluse aktivnosti, ono što vidimo je da oblik i visina Alfvénove površine oko Sunca postaju veći i također šiljastiji", kaže Badman. "To je zapravo ono što smo predvidjeli u prošlosti, ali sada to možemo izravno potvrditi."
Pogled u budućnost i druge zvijezde
Ova otkrića pomoći će znanstvenicima da detaljnije razumiju fiziku Sunca, posebno uz buduće podatke koje će Parker prikupiti dok se Sunce približava solarnom minimumu.
Istraživanje ima implikacije i za proučavanje drugih zvijezda. Primjerice, zvijezde s jačim magnetskim poljem vjerojatno imaju mnogo veće Alfvénove granice, što bi moglo utjecati na planete u bliskim orbitama i potencijalno ometati razvoj života.
"Prije smo mogli samo procijeniti Sunčevu granicu izdaleka bez načina da provjerimo jesmo li dobili točan odgovor, ali sada imamo preciznu kartu koju možemo koristiti za navigaciju dok je proučavamo", zaključuje Badman. Istraživanje je objavljeno u časopisu The Astrophysical Journal Letters.
