Настає «золота ера» дослідження Сонця

Що лежить в основі одинадцятирічних циклів сонячної магнітної активності? Як у космосі поширюється сонячний вітер? Чому зовнішня атмосфера Сонця набагато гарячіша, ніж його поверхня? Вчені сподіваються відповісти на ці запитання вже протягом цього десятиліття завдяки кільком місіям до Сонця, які зможуть дослідити наше світило набагато точніше, ніж будь-коли раніше. За допомогою двох космічних зондів та наземної сонячної обсерваторії дослідження нашої зірки можуть сягнути нових висот. Про це пише Джонатан О’Каллаган (Jonathan O’Callaghan) у статті для Scientific American.

Перший зонд НАСА покинув Землю 12 серпня 2018 року — це Parker Solar Probe. Він повинен наблизитися до Сонця на відстань, що становить лише 0,04 астрономічної одиниці (відстані від Землі до Сонця). Інший космічний апарат — Solar Orbiter, який розробило Європейське космічне агентство (ЄКА), стартував з мису Канаверал 10 лютого 2020 року. Хоча Solar Orbiter не наближатиметься до Сонця ближче, ніжна відстань 0,28 а. о., він повинен зробити найдетальніші знімки світила за всю історію спостережень, в тому числі і його полюсів.

Кілька днів тому вчені опублікували вражаючі фото Сонця, які зробили за допомогою Cонячного телескопа ім. Деніеля К. Іноуї (DKIST) на о. Мауї (Гаваї).

Найдетальніше фото поверхні Сонця зблизька, зроблене за допомогою Сонячного телескопа ім. Даніеля К. Іноуї (DKIST) на Гаваях. Зерноподібні структури  це бульбашки гарячого газу розміром з Техас, які вирують на поверхні нашої зорі. 

“Ці місії відкривають цілковито нову еру в дослідженні Сонця. Неймовірно хвилююче бути сонячним фізиком саме у цей час. — каже Томас Ріммель, астроном Національної сонячної обсерваторії. — Вже на перших знімках DKIST ви можете розгледіти такі деталі, яких ніхто раніше не бачив. І це лише початок”.

П’ять інструментів DKIST повинні фотографувати Сонце та досліджувати його магнітне поле. Вчені сподіваються використати ці дані, щоб нарешті відповісти на тривалу загадку, чому сонячна корона — галоподібна зовнішня атмосфера Сонця — на кілька мільйонів градусів гарячіша, ніж його поверхня. Дані від DKIST також допоможуть дослідити магнітні поля великих структур, що здіймаються, наче дуги, з поверхні Сонця — так званих корональних петель.

DKIST доповнюватимуть уже згадані зонди Parker Solar Probe та Solar Orbiter. Регулярно кружляючи близько до Сонця з неймовірною швидкістю понад 700 тис. км/год, Parker вимірюватиме первісний матеріал, який наше світило викидає в космічний простір. “Зонд Parker Solar Probe вже зараз вказує на ознаки сонячного вітру та плазми в сонячній короні, яких попередні місії ніколи не помічали”, — каже Ноур Раунафі, проєктний науковець місії з лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса.

Тим часом Solar Orbiter матиме можливість робити знімки Сонця з дуже вигідної позиції, якої бракує зонду Parker. З-під титанового захисного покриття космічного апарата виглядатимуть камери, які мають зробити дуже детальні знімки нашої зірки. Вчених, однак, цікавлять не просто неймовірні красиві фото, а й важливі знання про наше світило, зокрема те, як відбуваються так звані корональні викиди маси — сонячна “погода”. “Найбільша проблема з цією ‘погодою’ в тому, що ми можемо прогнозувати її щонайбільше на дванадцять годин, — каже Стефані Ярдл, сонячний фізик з Університету святого Андрія в Шотландії. — Якщо ми знатимемо більше про еволюцію магнітного поля Сонця та сонячної атмосфери, ми зможемо отримати деяку інформацію про те, як ці викиди формуються. Поки їх дуже важко передбачити”.

Solar Orbiter має ще один «козир». Завдяки кільком прольотам біля Венери він використає гравітацію цієї планети, щоб поступово збільшити кут нахилу своєї орбіти до 33 градусів понад площиною планет. Це дозволить йому обертатися довкола Сонця по дуже крутій орбіті й зробити фото його полюсів. “Ми сподіваємося спостерегти, як магнітне поле на поверхні Сонця мігрує до його полюсів. Цей ефект зумовлює «перевертання» сонячних полюсів що одинадцять років”, — додає Ярдлі.

Сьогодні за Сонцем спостерігає ціла низка космічних місій, але жодна з них не має таких можливостей, як Parker та Solar Orbiter. Чимало з того, що вчені довідалися про Сонце за минулі роки, ми знаємо завдяки Сонячній та геліосферній обсерваторії (SOHO), яка була запущена ще у 1995 році й досі працює. А космічний зонд ЄКА Ulysses використав гравітаційне прискорення від Юпітера, щоб пролетіти над полюсами Сонця наприкінці 1990-х — на початку 2000-х. Але Ulysses не мав на борту фотоапаратури, тож не зафіксував, як вони виглядають.

За словами Раунафі, разом ці місії відкривають нову еру у спостереженні за Сонцем. “Вони цілком можуть задати орієнтири для подальших сонячних та геліосферних досліджень на багато років наперед”, — каже він. А астроном з Технологічного інституту Нью-Джерсі Ґреґорі Фляйшман сподівається, що в майбутньому ці місії зможуть надихнути навіть ще більші проєкти. Фляйшман входить до команди, яка шукає фінансування для нового великого сонячного радіотескопа після того, як він за допомогою скромнішого масиву дослідив кілька магнітних вивержень на Сонці. “Золота ера дослідження Сонця настане тоді, коли ви зможете проводити спостереження у всіх діапазонах хвиль. Один із них цілком відсутній, а саме – радіохвилі. Утім, цей діапазон унікальний, адже це єдине вікно, крізь яке ми можемо дивитися на корональні магнітні поля”.

Для фізиків, які присвятили життя дослідженню нашого Сонця, досі не було кращого часу, щоб розгадати його секрети. Очікують, що Parker Solar Probe працюватиме до 2025 року, Solar Orbiter – до 2030-го, а DKIST, можливо, працюватиме багато десятиліть поспіль. “Ми сподіваємося, що всі три місії дозволять нам відповісти на чимало тих запитань, які у сонячній фізиці поки що не мають відповіді”, — резюмує Ярдлі.

Джерело: 

Scientific American

Переклад: Збруч

Читайте також:

Зонд NASA наблизився до Сонця і надіслав дані 

Related posts

Leave a Comment