Μετά από δεκαετίες ερευνών, η επιστημονική κοινότητα κατάφερε να επιβεβαιώσει μια θεωρία που διατύπωνε εδώ και σχεδόν 70 χρόνια: τον μηχανισμό της μαγνητικής επανασύνδεσης στην ατμόσφαιρα του Ήλιου. Τα νέα δεδομένα έρχονται χάρη στην αποστολή Parker Solar Probe της NASA, η οποία κατάφερε να εισχωρήσει όσο καμία άλλη στον ηλιακό στέμμα, προσφέροντας μετρήσεις που λύνουν ένα από τα πιο επίμονα μυστήρια της ηλιακής φυσικής.
Η μελέτη, που πραγματοποιήθηκε υπό την καθοδήγηση του Southwest Research Institute (SwRI), επιβεβαιώνει ότι οι θεωρητικές προσεγγίσεις των τελευταίων δεκαετιών για τη μαγνητική επανασύνδεση είχαν σωστή βάση. Πρόκειται για μια διαδικασία όπου οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου στο πλάσμα σπάνε και επαναδιατάσσονται, απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Αυτή η ενέργεια είναι ο κινητήριος μηχανισμός πίσω από τα ηλιακά φαινόμενα που γνωρίζουμε ως ηλιακές εκλάμψεις και κορωνικές μαζικές εκτοξεύσεις, τα οποία έχουν άμεσες συνέπειες στη Γη.
Η ακριβής κατανόηση του φαινομένου δεν είχε μέχρι σήμερα επιτευχθεί, κυρίως λόγω της αδυναμίας των οργάνων να μετρήσουν απευθείας στον Ήλιο. Αυτό άλλαξε με την εκτόξευση του Parker Solar Probe το 2018, το μοναδικό μέχρι σήμερα σκάφος που πέταξε μέσα στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Ήλιου, φέρνοντας δεδομένα που καλύπτουν ένα τεράστιο κενό στη μελέτη του διαστήματος.
Οι εκρήξεις του Ήλιου δεν είναι απλώς εντυπωσιακά φαινόμενα. Συνθέτουν αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «διαστημικό καιρό», ένα σύνολο διαδικασιών που μπορεί να έχει σοβαρές επιπτώσεις στην καθημερινότητά μας. Από τις επικοινωνίες και τα δορυφορικά συστήματα μέχρι τα δίκτυα ηλεκτροδότησης, οι ηλιακές καταιγίδες μπορούν να προκαλέσουν εκτεταμένες δυσλειτουργίες. Η ικανότητα να προβλέψουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια πότε και πώς θα συμβούν τέτοιες εκρήξεις είναι πλέον πιο κοντά από ποτέ.
Όπως εξήγησε ο Dr. Ritesh Patel, ερευνητής στο SwRI και επικεφαλής της νέας δημοσίευσης στο περιοδικό Nature Astronomy, η κατανόηση του φαινομένου απαιτεί να δούμε πώς η μαγνητική επανασύνδεση λειτουργεί σε διαφορετικές κλίμακες. Μέχρι σήμερα, τέτοια φαινόμενα μπορούσαν να μελετηθούν στην κοντινή Γη με αποστολές όπως το Magnetospheric Multiscale (MMS) της NASA. Όμως η πραγματική πρόκληση ήταν η καταγραφή του ίδιου μηχανισμού στο ηλιακό περιβάλλον.
Στις 6 Σεπτεμβρίου 2022, το Parker Solar Probe πλησίασε τον Ήλιο σε πρωτοφανή απόσταση, καταγράφοντας μια τεράστια έκρηξη. Το σκάφος όχι μόνο συνέλεξε δεδομένα για το πλάσμα και το μαγνητικό πεδίο, αλλά πέταξε και απευθείας μέσα από μια περιοχή μαγνητικής επανασύνδεσης. Για πρώτη φορά στην ιστορία, η θεωρία επιβεβαιώθηκε με απτές μετρήσεις.
Η ανάλυση συνδυάστηκε με παρατηρήσεις από το Solar Orbiter του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), προσφέροντας μια ολοκληρωμένη εικόνα. Οι επιστήμονες πλέον μπορούν να συγκρίνουν προσομοιώσεις δεκαετιών με πραγματικά δεδομένα, αποκτώντας ισχυρότερα εργαλεία για την πρόβλεψη της ηλιακής δραστηριότητας.
Η αποστολή MMS της NASA είχε ήδη αποδείξει ότι η μαγνητική επανασύνδεση μπορεί να μετρηθεί στην περιοχή γύρω από τη Γη. Τώρα, με τις παρατηρήσεις του Parker Solar Probe, η επιστημονική κοινότητα έχει το κρίσιμο κομμάτι που έλειπε: τη σύνδεση της μικρής κλίμακας κοντά στη Γη με τη γιγάντια κλίμακα των φαινομένων στον Ήλιο.
Η ομάδα του SwRI σκοπεύει να συνεχίσει την έρευνα για να κατανοήσει εάν η επανασύνδεση συνοδεύεται από φαινόμενα όπως τυρβώδεις κινήσεις ή κύματα μαγνητικών πεδίων. Αυτά τα στοιχεία θα μπορούσαν να εξηγήσουν πώς η ενέργεια μεταφέρεται και πώς τα σωματίδια επιταχύνονται σε κολοσσιαίες ταχύτητες.
«Αυτή η πρόοδος δεν είναι μόνο μια θεωρητική επιβεβαίωση. Είναι ένα βήμα προς την κατανόηση του πώς λειτουργεί ο Ήλιος και πώς επηρεάζει άμεσα τον πλανήτη μας», σημείωσε ο Dr. Patel. Η έρευνα ανοίγει τον δρόμο για πιο ακριβείς προβλέψεις των solar storms, κάτι που μπορεί να αποδειχθεί κρίσιμο για την προστασία της τεχνολογικής υποδομής της ανθρωπότητας.
Το Parker Solar Probe είναι μέρος του προγράμματος Living with a Star της NASA, το οποίο έχει στόχο τη μελέτη των φαινομένων που συνδέουν τον Ήλιο με τη Γη και επηρεάζουν άμεσα την κοινωνία. Το διαστημικό σκάφος σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από το Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory και συνεχίζει να λειτουργεί υπό τη διαχείριση της NASA, προσφέροντας πρωτοφανή δεδομένα σε κάθε προσέγγισή του στον Ήλιο.
[via]
