Zdjęcie w tle: Europejska Agencja Kosmiczna
Słońce jest najbardziej energetycznym akceleratorem cząstek w Układzie Słonecznym. Podczas wyrzucania cząstki te osiągają prędkość bliską prędkości światła i zalewają Układ tak zwanymi Słonecznymi Energetycznymi Elektronami (SEE).
Badacze użyli sondy projektu Solar Orbiter, aby znaleźć źródło elektronów i dzięki temu, co widzimy w przestrzeni kosmicznej dowiedzieć się, co dzieje się wewnątrz Słońca. Udało się im wyróżnić dwa rodzaje SEE, które różnią się miejscem wyrzutu. Jedne z nich są związane z intensywnymi rozbłyskami słonecznymi, a drugie z większymi erupcjami znanymi jako koronalne wyrzuty masy.
Różnicę między dwoma rodzajami tych elektronów możemy zobaczyć podczas opuszczania przez nich Słońca. Elektrony z rozbłysków słonecznych uciekają impulsywnie i szybko, podczas gdy elektrony z wyrzutów koronalnych opuszczają Słońce stopniowo, tworząc szerszy strumień cząstek w dłuższym czasie.
Połączenie danych
Kiedy naukowcy byli już świadomi istnienia dwóch rodzajów Słonecznych Energetycznych Elektronów, Solar Orbiter mogła rozpocząć pracę nad zbieraniem informacji o wydarzeniach na Słońcu, aby odkryć, jak się one formują i opuszczają powierzchnię gwiazdy.
Według badaczy, aby jak najlepiej zrozumieć zachowanie cząsteczek, potrzebne były dane z różnych odległości od Słońca i z różnych instrumentów badawczych. Jedynie poprzez dotarcie tak blisko Słońca możliwe było zaobserwowanie elektronów we wczesnym stanie oraz określenie ich czasu i miejsca powstawania na Słońcu.
Zebrane informacje o zdarzeniach związanych z SEE utworzyły katalog, który będzie się tylko powiększał przez cały okres życia Solar Orbiter. Zaobserwowano ponad 300 zdarzeń pomiędzy listopadem 2020 a grudniem 2022, używając do tego ośmiu z dziesięciu instrumentów wchodzących w skład Solar Orbiter.
Detektor z sondy wykrył cząsteczki na miejscu, co oznacza, że sonda przeleciała przez strumień elektronów. Inne instrumenty na sondzie były wtedy w stanie zebrać dane o tym co się dzieje na Słońcu oraz w przestrzeni pomiędzy gwiazdą a statkiem kosmicznym.
Instrumenty sondy Solar Orbiter.
Opóźnienia elektronów
Naukowcy wykryli elektrony w różnych odległościach od Słońca. Pozwoliło im to zbadać, jak się one zachowują podczas przemierzania Układu Słonecznego.
Kiedy na Słońcu pojawia się rozbłysk lub koronalny wyrzut masy widzimy pewne opóźnienie pomiędzy zdarzeniem a strumieniem elektronów. Czasami wydaje się, że cząsteczki potrzebują godzin, aby uciec z powierzchni gwiazdy. Dlaczego się tak dzieje?
Jedna z badaczek ESA tłumaczy, że jest to przynajmniej częściowo związane z tym, w jaki sposób elektrony przemieszczają się w przestrzeni kosmicznej. Opóźnienie może występować zarówno w uwalnianiu jak i w wykrywaniu cząstek. Mogą one napotykać po drodze turbulencje i rozpraszać się w przestrzeni, przez co nie zauważymy ich od razu. Efekt ten może wzrastać wraz z oddalaniem się od Słońca.
Przestrzeń między Słońcem a innymi obiektami Układu Słonecznego nie jest pusta. Wypełnia ją wiatr naładowanych cząstek i wpływa na to jak poruszają się energetyczne elektrony. Zamiast prostego strumienia otrzymujemy cząsteczki rozproszone i ograniczone przez wiatr słoneczny i jego magnetyzm.
Daniel Müller odpowiedzialny za Solar Orbiter mówi, że dzięki projektowi poznajemy naszą gwiazdę lepiej niż kiedykolwiek. W ciągu pierwszych pięciu lat swojej obecności wykryła ona bowiem wiele zdarzeń związanych z energią elektronową Słońca. Dzięki tym badaniom udało się stworzyć bazę danych, z której może korzystać społeczność na całym świecie.
Bezpieczeństwo Ziemi
Badanie SEE jest niezwykle ważne dla ludzi do zrozumienia pogody kosmicznej, której prognozowanie jest niezbędne dla sprawnych i bezpiecznych misji kosmicznych. Szczególnie ważne są tutaj elektrony pochodzące z wyrzutów koronalnych. Mają one bowiem tendencję do gromadzenia się i opuszczania Słońca w większej ilości, więc grożą znacznie większymi uszkodzeniami. Z tego powodu umiejętności rozróżniania dwóch typów SEE jest tak istotna dla prognoz.
Wiedza uzyskana dzięki Solar Orbiter pozwoli nam lepiej zrozumieć Słoneczne Energetyczne Elektrony oraz pomoże chronić inne statki i astronautów.
Co w przyszłości?
Patrząc w przyszłość, misja Vigil Europejskiej Agencji Kosmicznej zapoczątkuje rewolucyjne podejście polegające na obserwacji Słońca z innej perspektywy, co ma zapewnić ciągły wgląd w aktywność słoneczną. Sonda Vigil, która zostanie wystrzelona w 2031 roku, będzie wykrywać potencjalnie niebezpieczne zdarzenia słoneczne, zanim będą one widoczne z Ziemi. Da nam to zaawansowaną wiedzę na temat ich kierunku, prędkości i prawdopodobieństwa zderzenia.
Nasza wiedza na temat tego, jak Ziemia reaguje na burze słoneczne będzie również dalej poszerzana wraz z rozpoczęciem misji Smile w przyszłym roku. Misja ta będzie badać, w jaki sposób nasza planeta znosi nieustanny wiatr i sporadyczne wybuchy cząstek oraz jak oddziałuje to z jej ochronnym polem magnetycznym.
Redakcja tekstu – Alex Rymarski
