Solar geri dönüşler olarak bilinen manyetik bir fenomen, ESA/NASA Solar Orbiter uzay aracı tarafından ilk kez görüntülendi. Görüntü, 25 Mart 2022’de Metis cihazı tarafından güneş koronasında yakalandığı şekliyle geri dönüşü (sola doğru uzanan mavi/beyaz özellik) yakınlaştırır. Geri dönüşün, merkezi Extreme Ultraviolet Imager’da görülen aktif bölgeyle bağlantılı olduğu görülüyor. görüntü (sağda). Kredi: ESA ve NASA/Solar Orbiter/EUI ve Metis Teams ve D. Telloni et al. (2022)

Güneş’e şimdiye kadarki en yakın geçişinden elde edilen taze verilerle, ESA/[{” attribute=””>NASA Solar Orbiter spacecraft has found compelling clues as to the origin of solar magnetic switchbacks. The discovery points toward how their physical formation mechanism might help accelerate the solar wind.

Solar Orbiter has made the first-ever remote sensing observation consistent with a magnetic phenomenon called a solar switchback – sudden and large deflections of the solar wind’s magnetic field. The new observation provides a full view of the structure, confirming it has an S-shaped character, as predicted. Moreover, the global perspective provided by the Solar Orbiter data indicates that these rapidly changing magnetic fields can have their origin near the surface of the Sun.


Bir filme dönüştürülen Solar Orbiter Metis verilerinin yakından görünümü, geri dönüşün evrimini gösterir. Dizi, 25 Mart 2022’de alınan yaklaşık 33 dakikalık veriyi temsil ediyor. Parlak yapı, Güneş’ten dışarıya doğru yayılırken oluşuyor. Tam gelişimine ulaştığında, kendi üzerine eğilir ve manyetik bir geri dönüşün çarpık S-şekli özelliğini kazanır. Yapı 80 km/s hızla genişler ancak tüm yapı bu hızda hareket etmez. Bunun yerine, uzar ve deforme olur. Bu, manyetik bir geri dönüşün uzaktan gözlemlendiği ilk zamandır. Diğer tüm tespitler, uzay aracı bu bozuk manyetik bölgelerden geçtiğinde gerçekleşti. Kredi: ESA ve NASA/Solar Orbiter/Metis Ekipleri; D. Telloni ve ark. (2022)

Bu şaşırtıcı bölgelerden daha önce birçok uzay aracı uçmuş olsa da, yerinde veriler yalnızca tek bir noktada ve zamanda bir ölçüme izin verir. Sonuç olarak, geri dönüşün yapısı ve şekli aşağıdakilerden çıkarılmalıdır:[{” attribute=””>plasma and magnetic field properties measured at just one point.

When the German-US Helios 1 and 2 spacecraft flew close to the Sun in the mid-1970s, both probes recorded sudden reversals of the Sun’s magnetic field. These mysterious reversals were always abrupt and always temporary. They only lasted from a few seconds to a number of hours before the magnetic field switched back to its original direction.

These magnetic structures were also probed at much larger distances from the Sun by the Ulysses spacecraft in the late 1990s. Instead of a third of the Earth’s orbital radius from the Sun, where the Helios missions made their closest pass, Ulysses operated mostly beyond the Earth’s orbit.

How Solar Switchback Is Formed

How a solar switchback is formed infographic. Solar Orbiter has made the first ever remote sensing observation of a magnetic phenomenon called a solar ‘switchback’, proving their origin in the solar surface and pointing to a mechanism that might help accelerate the solar wind. Credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI & Metis Teams and D. Telloni et al. (2022); Zank et al. (2020)

Their number rose dramatically with the arrival of NASA’s Parker Solar Probe in 2018. This clearly indicated that the sudden magnetic field reversals are more numerous close to the Sun, and led to the suggestion that they were caused by S-shaped kinks in the magnetic field. This puzzling behavior earned the phenomenon the name of switchbacks. A number of ideas were proposed as to how these might form.

On March 25, 2022, Solar Orbiter was just a day away from a close pass of the Sun – bringing it within the orbit of planet Mercury – and its Metis instrument was taking data. Metis blocks out the bright glare of light from the Sun’s surface and takes pictures of the Sun’s outer atmosphere, known as the corona. The particles in the corona are electrically charged and follow the Sun’s magnetic field lines out into space. The electrically charged particles themselves are called a plasma.

Capturing a Solar Switchback

The Sun as seen by the ESA/NASA Solar Orbiter spacecraft on March 25, 2022, one day before its closest approach of about 0.32 au, which brought it inside the orbit of planet Mercury. The central image was taken by the Extreme Ultraviolet Imager (EUI) instrument. The outer image was taken by the coronagraph Metis, an instrument that blocks out the bright light of the Sun’s surface in order to see the Sun’s faint outer atmosphere, known as the corona. The Metis image has been processed to bring out structures in the corona. This revealed the switchback (the prominent white/light blue feature at the roughly 8 o’clock position in the lower left). It appears to trace back to the active region on the surface of the Sun, where loops of magnetism have broken through the Sun’s surface. Credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI & Metis Teams and D. Telloni et al. (2022)

At around 20:39 UT, Metis recorded an image of the solar corona that showed a distorted S-shaped kink in the coronal plasma. To Daniele Telloni, National Institute for Astrophysics – Astrophysical Observatory of Torino, Italy, it looked suspiciously like a solar switchback.

Comparing the Metis image, which had been taken in visible light, with a concurrent image taken by Solar Orbiter’s Extreme Ultraviolet Imager (EUI) instrument, he saw that the candidate switchback was taking place above an active region cataloged as AR 12972. Active regions are associated with sunspots and magnetic activity. Further analysis of the Metis data showed that the speed of the plasma above this region was very slow, as would be expected from an active region that has yet to release its stored energy.

Daniele instantly thought this resembled a generating mechanism for the switchbacks proposed by Prof. Gary Zank, from the University of Alabama in Huntsville, USA. The theory looked at the way different magnetic regions near the surface of the Sun interact with each other.


ESA’nın Solar Orbiter’ı, güneş rüzgarındaki manyetik bir fenomenin gizemini çözdü. Güneş koronasında ilk kez bir ‘geri dönüş’ görüntüsünü alarak, tahmin edilen ‘S’ şeklini doğruladı. Geri dönüş, manyetik alan yönündeki hızlı dönüşlerle tanımlanır. Gözlenen geri dönüş, açık ve kapalı manyetik alan çizgileri arasında bir etkileşimin olduğu güneş lekeleri ve manyetik aktivite ile ilişkili aktif bir bölge ile bağlantılıdır. Etkileşim enerjiyi serbest bırakır ve S şeklindeki rahatsızlığı uzaya gönderir. Yeni veriler, geri dönüşlerin güneş yüzeyinin yakınından kaynaklanabileceğini ve güneş rüzgarının hızlanmasını ve ısınmasını anlamada önemli olabileceğini gösteriyor. Kredi bilgileri: ESA

Güneş’e yakın ve özellikle aktif bölgelerin üzerinde açık ve kapalı manyetik alan çizgileri vardır. Kapalı çizgiler, güneş atmosferine doğru kıvrılan ve tekrar Güneş’e doğru kaybolmadan önce, manyetizma döngüleridir. Bu alan çizgilerinin üzerinde çok az plazma uzaya kaçabilir ve bu nedenle güneş rüzgarının hızı burada yavaş olma eğilimindedir. Açık alan çizgileri tam tersidir, Güneş’ten kaynaklanırlar ve Güneş Sisteminin gezegenler arası manyetik alanıyla bağlantı kurarlar. Bunlar, plazmanın serbestçe akabileceği ve hızlı güneş rüzgarına yol açabileceği manyetik otoyollardır.

Daniele ve Gary, açık alan çizgileri bölgesi ile kapalı alan çizgileri bölgesi arasında bir etkileşim olduğunda geri dönüşlerin meydana geldiğini kanıtladılar. Alan çizgileri bir araya geldikçe, daha kararlı konfigürasyonlara yeniden bağlanabilirler. Bir kırbaç kırmak gibi, bu enerjiyi serbest bırakır ve uzaya giden S-şeklinde bir rahatsızlık yaratır, bu da geçen bir uzay aracının bir geri dönüş olarak kaydedeceği bir şeydir.

Solar Switchback Oluşturma

Metis’in geri dönüşe ilişkin gözlemi, 2020’de Prof. Gary Zank tarafından önerilen solar manyetik geri dönüşlerin üretimi için sağlam teorik mekanizma ile tutarlıdır. Anahtar gözlem, geri dönüşün bir güneş aktif bölgesinin üstünden yayıldığının görülebilmesiydi. Bu sıra, araştırmacıların gerçekleştiğini düşündüğü olaylar zincirini gösterir. (a) Güneş üzerindeki aktif bölgelerde açık ve kapalı manyetik alan çizgileri bulunabilir. Kapalı hatlar, Güneş’e doğru kıvrılmadan önce güneş atmosferine doğru kavis yapıyor. Açık alan çizgileri, Güneş Sisteminin gezegenler arası manyetik alanıyla bağlantılıdır. (b) Açık bir manyetik bölge, kapalı bir bölge ile etkileşime girdiğinde, manyetik alan çizgileri yeniden birleşerek yaklaşık S şeklinde bir alan çizgisi oluşturur ve bir enerji patlaması üretir. (c) Alan çizgisi yeniden bağlanmaya ve enerjinin serbest bırakılmasına tepki verirken, dışa doğru yayılan bir bükülme oluşur. Bu geçiş. Benzer bir geri dönüş de ters yönde, alan çizgisi boyunca ve Güneş’e gönderilir. Kredi: Zank ve ark. (2020)

Geri dönüşlerin kökenine ilişkin teorilerden birini öneren Gary Zank’a göre, “Danielle’in gösterdiği Metis’ten gelen ilk görüntü, bana hemen hemen bir geri dönüş için matematiksel model geliştirirken çizdiğimiz (yukarıdaki resme bakın) karikatürleri önerdi. . Tabii ki, ilk görüntü sadece bir anlık görüntüydü ve zamansal bilgileri çıkarmak ve görüntülerin kendilerinin daha ayrıntılı bir spektral analizini yapmak için mükemmel Metis kapsamını kullanana kadar hevesimizi kırmak zorunda kaldık. Sonuçların kesinlikle muhteşem olduğu kanıtlandı!”

Diğer araştırmacılardan oluşan bir ekiple birlikte, davranışın bir bilgisayar modelini oluşturdular ve özellikle yapının güneş koronası boyunca dışarı doğru yayılması sırasında nasıl uzayacağına ilişkin hesaplamaları dahil ettikten sonra, sonuçlarının Metis görüntüsüne çarpıcı bir benzerlik gösterdiğini buldular. .

Sonuçları bir gazetede yayınlanan Daniele, “Güneş koronasındaki manyetik bir geri dönüşün bu ilk görüntüsünün, kökenlerinin gizemini ortaya çıkardığını söyleyebilirim” diyor. Astrofizik Dergi Mektupları.

Güneş fizikçileri, geri dönüşleri anlamak için, güneş rüzgarının Güneş’ten uzakta nasıl hızlandırıldığını ve ısıtıldığının ayrıntılarını anlamak için de bir adım atıyor olabilirler. Bunun nedeni, uzay araçlarının geri dönüşlerden geçtiğinde, genellikle güneş rüzgarının lokalize bir ivmesini kaydetmeleridir.

Daniele, “Bir sonraki adım, yerinde gözlemlenen geri dönüşleri Güneş’teki kaynak bölgeleriyle istatistiksel olarak ilişkilendirmeye çalışmaktır” diyor. Başka bir deyişle, bir uzay aracının manyetik tersinirden geçmesini sağlamak ve güneş yüzeyinde neler olduğunu görebilmek. Bu tam olarak Solar Orbiter’ın yapmak üzere tasarlandığı türden bir bağlantı bilimidir, ancak bu, Solar Orbiter’ın geri dönüşten geçmesi gerektiği anlamına gelmez. Parker Solar Probe gibi başka bir uzay aracı olabilir. Yerinde veriler ve uzaktan algılama verileri eşzamanlı olduğu sürece, Daniele korelasyonu gerçekleştirebilir.

Solar Orbiter için ESA Proje Bilimcisi Daniel Müller, “Bu, Solar Orbiter ile tam olarak umduğumuz türden bir sonuç” diyor. “Her yörüngede, on araçlık takımımızdan daha fazla veri elde ediyoruz. Bunun gibi sonuçlara dayanarak, Güneş’in Güneş Sisteminin daha geniş manyetik ortamına nasıl bağlandığını anlamak için Solar Orbiter’ın bir sonraki güneş karşılaşması için planlanan gözlemlerde ince ayar yapacağız. Bu, Solar Orbiter’ın Güneş’e ilk yakın geçişiydi, dolayısıyla çok daha heyecan verici sonuçların gelmesini bekliyoruz.”

Solar Orbiter’ın Güneş’in bir sonraki yakın geçişi – Yine Merkür yörüngesinde Dünya-Güneş mesafesinin 0.29 katı uzaklıkta – 13 Ekim’de gerçekleşecek. Bu ayın başlarında, 4 Eylül’de Solar Orbiter, bir yerçekimi yardımı ile uçtu. Venüs Güneş etrafındaki yörüngesini ayarlamak için; müteakip Venüs uçuşları, Güneş’in daha yüksek enlemlerine – daha kutuplu – bölgelerine erişmek için uzay aracının yörüngesinin eğimini yükseltmeye başlayacak.

Referans: Daniele Telloni, Gary P. Zank, Marco Stangalini, Cooper Downs, Haoming Liang, Masaru Nakanotani, Vincenzo Andretta, Ester Antonucci, Luca Sorriso-Valvo, Laxman Adhikari, Lingling Zhao tarafından “Gözlemleme of a Magnetic Switchback in the Solar Corona” , Raffaele Marino, Roberto Susino, Catia Grimani, Michele Fabi, Raffaella D’Amicis, Denise Perrone, Roberto Bruno, Francesco Carbone, Salvatore Mancuso, Marco Romoli, Vania Da Deppo, Silvano Fineschi, Petr Heinzel, John D. Moses, Giampiero Naletto , Gianalfredo Nicolini, Daniele Spadaro, Luca Teriaca, Federica Frassati, Giovanna Jerse, Federico Landini, Maurizio Pancrazzi, Giuliana Russano, Clementina Sasso, Ruggero Biondo, Aleksandr Burtovoi, Giuseppe E. Capuano, Chiara Casti, Yaraettoi Leo, Marina Giarrusso, Alessandro Liberatore, David Berghmans, Frédéric Auchère, Regina Aznar Cuadrado, Lakshmi P. Chitta, Louise Harra, Emil Kraaikamp, ​​David M. Long, Sudip Mandal, Susanna Parenti, Gabriel Pelouze, Hardi Pe ter, Luciano Rodriguez, Udo Schühle, Conrad Schwanitz, Phil J. Smith, Cis Verbeeck ve Andrei N. Zhukov, 12 Eylül 2022, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8104



uzay-2