Ο Ήλιος είναι ο ισχυρότερος επιταχυντής σωματιδίων στο Ηλιακό Σύστημα. Μπορεί να εκτοξεύει ηλεκτρόνια σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, πλημμυρίζοντας τον διαστημικό μας χώρο με αυτά που οι επιστήμονες αποκαλούν ηλιακά ενεργειακά ηλεκτρόνια (SEEs). Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, η ακριβής προέλευση και οι μηχανισμοί αυτών των σωματιδίων παρέμεναν ασαφείς.
Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με τη βοήθεια του Solar Orbiter του ESA, κατάφερε να κάνει ένα αποφασιστικό βήμα: χαρτογράφησε την πορεία αυτών των ηλεκτρονίων και τα συνέδεσε άμεσα με φαινόμενα στην επιφάνεια του Ήλιου. Το αποτέλεσμα ήταν να αποδειχθεί ότι τα SEE δεν προέρχονται από μία ενιαία διαδικασία, αλλά από δύο διακριτές: τις ηλιακές εκλάμψεις και τις εκτοξεύσεις στεμματικής μάζας (CMEs).
Σύμφωνα με τον Alexander Warmuth από το Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam, οι επιστήμονες διαπίστωσαν δύο διαφορετικά σενάρι». Στα «αυθόρμητα γεγονότα», τα ηλεκτρόνια εκτοξεύονται ξαφνικά και με μεγάλη ταχύτητα εξαιτίας έντονων εκλάμψεων στην ηλιακή επιφάνεια. Στα «σταδιακά γεγονότα», αντίθετα, η πηγή είναι οι CMEs – μαζικές εκρήξεις καυτού αερίου από την ατμόσφαιρα του Ήλιου, που απελευθερώνουν σωματίδια πιο αργά αλλά σε πολύ μεγαλύτερες ποσότητες.
Η μεγάλη καινοτομία του Solar Orbiter είναι ότι πλησίασε πολύ κοντά στον Ήλιο, επιτρέποντας μετρήσεις των ηλεκτρονίων σε «παρθένα» κατάσταση, πριν αλλοιωθούν από την αλληλεπίδραση με τον διαστημικό άνεμο. Χάρη στον εξοπλισμό του – οκτώ από τα δέκα επιστημονικά του όργανα – καταγράφηκαν περισσότερα από 300 περιστατικά SEE μεταξύ Νοεμβρίου 2020 και Δεκεμβρίου 2022. Αυτή η τεράστια βάση δεδομένων αποτελεί πλέον το πιο ολοκληρωμένο αρχείο του είδους.
Η αποστολή δεν περιορίστηκε στην απλή παρατήρηση. Το Solar Orbiter μέτρησε τα ηλεκτρόνια επί τόπου (in situ), δηλαδή «πετώντας» μέσα από τις ροές τους, με τον ανιχνευτή ενεργειακών σωματιδίων. Ταυτόχρονα, κατέγραφε με άλλα όργανα τι συνέβαινε στην ηλιακή επιφάνεια τη στιγμή εκείνη. Όπως εξηγεί ο Frederic Schuller από το AIP, αυτή η ταυτόχρονη καταγραφή τόσο κοντά στον Ήλιο ήταν το κλειδί για να διαπιστωθεί η προέλευση των σωματιδίων.
Ένα από τα ερωτήματα που απασχολούσαν τους επιστήμονες ήταν γιατί παρατηρείται συχνά καθυστέρηση ανάμεσα στην έκρηξη ενός φαινομένου στον Ήλιο και την ανίχνευση των ηλεκτρονίων στο Διάστημα. Η έρευνα έδειξε ότι η «καθυστέρηση» αυτή δεν οφείλεται μόνο στον χρόνο απελευθέρωσης, αλλά και στο ταξίδι τους μέσα στον διαστημικό άνεμο. Τα ηλεκτρόνια συναντούν αναταράξεις, εκτρέπονται από το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου και διασκορπίζονται, με αποτέλεσμα η ανίχνευσή τους να μην είναι άμεση. Όσο πιο μακριά από τον Ήλιο βρισκόμαστε, τόσο πιο έντονο γίνεται αυτό το φαινόμενο.
Η κατανόηση των δύο τύπων SEE αποτελεί κρίσιμο βήμα για την πρόβλεψη του διαστημικού καιρού. Τα γεγονότα που συνδέονται με CMEs, λόγω της μάζας και της ενέργειας τους, είναι εκείνα που ενέχουν τον μεγαλύτερο κίνδυνο για δορυφόρους, διαστημόπλοια και μελλοντικές επανδρωμένες αποστολές. Η δυνατότητα να διακρίνουμε έγκαιρα τι είδους σωματίδια πρόκειται να εκτοξευθούν είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία των τεχνολογιών μας.
Όπως τονίζει ο Daniel Müller, υπεύθυνος του ESA για την αποστολή, τα δεδομένα του Solar Orbiter έχουν ήδη αλλάξει τον τρόπο που κατανοούμε τον Ήλιο. Σε πέντε μόλις χρόνια λειτουργίας, η αποστολή συγκέντρωσε μια πρωτοφανή ποσότητα πληροφοριών, επιτρέποντας αναλύσεις που μέχρι πρότινος ήταν αδύνατες.
Κοιτώντας μπροστά, ο ESA σχεδιάζει ακόμη πιο φιλόδοξες αποστολές. Το Vigil, που προγραμματίζεται για το 2031, θα παρατηρεί για πρώτη φορά την «πλευρά» του Ήλιου, παρέχοντας συνεχή πληροφόρηση για επικίνδυνες εκρήξεις πριν αυτές γίνουν ορατές από τη Γη. Παράλληλα, η αποστολή Smile, η οποία θα εκτοξευθεί το 2026, θα εξετάσει πώς το μαγνητικό πεδίο της Γης αλληλεπιδρά με τα ηλιακά «χτυπήματα».
[via]
