4 Minutės
Artimi matavimai atskleidžia dvi aiškias dalelių populiacijas
Mūsų Saulė iš Žemės atrodo ramiai, tačiau prie žvaigždės priartėjusios kosminės stotys atskleidžia kur kas dinamiškesnę aplinką. Nauja tiesioginių (in situ) Europos kosmoso agentūros (ESA) Solar Orbiter surinktų matavimų analizė rodo, kad per saulės išsiveržimus išlaisvinamos energetinės dalelės suskirstomos į dvi aiškias grupes, kurių kilmė ir sklidimo elgsena skiriasi. Šie rezultatai pagerina mūsų supratimą apie saulės energetinius elektronus (SEEs) — dalelių populiaciją, kuri prisideda prie kosminės meteorologijos ir gali kelti grėsmę palydovams bei astronautams.
"Saulė yra galingiausias dalelių greitintuvas Saulės sistemoje," pažymi mokslininkai. Analizuodami Solar Orbiter duomenis, surinktus 2020–2022 m., tyrėjai išnagrinėjo daugiau nei 300 SEE atvejų ir nustatė nuoseklią dihotomiją. Viena klasė — vadinamosios impulsinės (impulsive) įvykiai — yra glaudžiai susijusi su greitais, lokalizuotais dalelių išsiskyrimais saulės žybsnių metu. Kita klasė — lėtosios (gradual) įvykiai — koreliuoja su didesnėmis, ilgiau trunkančiomis koronos masių išsiveržimo (CME) struktūromis, kurios sukelia platesnį, ilgesnį dalelių pliūpsnį platesniu kampiniu diapazonu.
Misijos eiga ir kaip Solar Orbiter padarė skirtumą
Solar Orbiter skrieja ekscentriška orbita ir priartėja iki maždaug 42 milijonų kilometrų iki Saulės. Toks artumas leido įrenginiams įsivertinti elektronų srautus gana „švariame“ būsenoje, prieš jiems keičiantis dėl ilgų sklidimo poveikių. Suderinus tiesioginius, in situ dalelių matavimus su nuotolinėmis stebėjimo priemonėmis, stebinčiomis Saulės paviršių ir koroną, komanda galėjo susieti konkrečius dalelių srautus su pasėkminiu žybsniu ar CME, kurie juos sukėlė.
Solar Orbiter iliustracija, rodanti įvairių tipų saulės energetinių elektronų matavimus. (ESA & NASA/Solar Orbiter/STIX & EPD)
Pagrindinis autorius Alexander Warmuth (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam, AIP) paaiškina, kad tik Solar Orbiter unikalus atstumas, instrumentai ir pasikartojantys susitikimai su dalelių įvykiais leido tyrėjams aiškiai išskirti abi grupes. Bendraautorius Frederic Schuller priduria, kad tai pirmas kartas, kai mokslininkai tiesiogiai pastebėjo taip stipriai susietas in situ matytas dalelių populiacijas su jų saulės šaltiniais.
Sklidimo efektai, laiko neatitikimai ir praktinės pasekmės
Vienas ilgalaikis heliosferos fizikos iššūkis buvo neatitikimai tarp elektromagnetinių signalų laiko Saulėje — pavyzdžiui, šviesos ir radijo pliūpsnių — ir momento, kada SEEs užfiksuoja kosminiai aparatai. Komanda nustato, kad šie atrodyti vėlavimai dažnai nėra dalelių paleidimo delsos, o kyla dėl to, kaip elektronai keliauja per turbulentinę heliosferą. "Elektronai susiduria su turbulencija, būna sklaidomi įvairiomis kryptimis ir pan., todėl jų neiškart užfiksuojame," sako bendraautorė Laura Rodríguez-García. Šie sklaidos ir transporto procesai kaupiasi didėjant atstumui nuo Saulės ir keičia stebimą dalelių įvykių laiką bei kampinį pasiskirstymą.
Didžiulis M7 klasės saulės žybsnis, užfiksuotas NASA Saulės dinamikos observatorijos (SDO) 2012 m. liepos 19 d. (NASA/Royal Observatory Belgium/SIDC)
Supratimas apie SEEs kilmę, laiką ir evoliuciją turi tiesioginę praktinę vertę. Daniel Müller, ESA Solar Orbiter projektų mokslininkas, pabrėžia, kad išsamesnis žinių apie energetinių dalelių generavimą ir transportą praplėtimas padeda gerinti kosminės meteorologijos prognozes ir mažinti riziką kosminėms misijoms. Ypač svarbu atskirti impulsinius, žybsniais sukeltus elektronų pliūpsnius nuo platesnių CME sąlygotiems srautams — tai leidžia kurti tikslesnius modelius dėl radiacijos poveikio palydovams ir žmonių misijoms.
Ekspertų įžvalga
Dr. Elena Park, saulės fizikė (universiteto pavadinimas), komentuoja: "Ši analizė išnaudoja Solar Orbiter unikalų žiūrėjimo tašką. Matuodami elektronus arti jų šaltinio mažiname neaiškumą, kurį įveda heliosferos sklaida. Toks aiškumas leidžia susieti dalelių požymius su konkrečia žybsnio ar CME dinamika — tai itin svarbu tobulinant kosminės meteorologijos prognozavimo modelius, kurie apsaugo žemės orbitos infrastruktūrą ir būsimus žmonių vykdomus skrydžius."
Išvados
Artimi Solar Orbiter stebėjimai patvirtino aiškų skirtumą tarp impulsinių, žybsniais sukeltų energetinių elektronų ir lėtesnių, su CME susijusių srautų. Matuodami SEEs in situ ir koreliuodami juos su saulės šaltiniais, mokslininkai pagerino supratimą apie dalelių pagreitinimo mechanizmus ir transporto procesus, kurie keičia dalelių atvykimą prie kosminių aparatų. Šios įžvalgos tobulina kosminės meteorologijos modelius ir stiprina gebėjimą apsaugoti palydovus bei žmones nuo saulės radiacijos pavojų, tuo pat metu Solar Orbiter toliau tiria artimą Saulę ir siekia naujų atradimų.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai