Solar Orbiter’ın Metis aygıtından alınan bu görüntüde, Güneş’in korona olarak bilinen dış atmosferinin uzaya doğru uzandığı görülebiliyor. Metis, görünür ve ultraviyole dalga boylarında çalışan, çok dalga boylu bir cihazdır. Bu bir koronagraftır, yani güneş yüzeyinin parlak güneş ışığını bloke ederek koronadaki parçacıkları dağıtan daha sönük ışığı görünür bırakır. Bu görüntüde bulanık kırmızı disk koronagrafı temsil ederken beyaz disk, aşağı bağlantılı gereksiz veri miktarını azaltmak için görüntü boyutunu sıkıştıran bir maskedir. Katkıda bulunanlar: ESA ve NASA/Solar Orbiter/Metis ekibi; D. Telloni ve diğerleri (2023)
Kozmik hizalanma ve biraz uzay aracı jimnastiği, Güneş’in atmosferinin neden bu kadar sıcak olduğuna dair 65 yıllık kozmik gizemin çözülmesine yardımcı olan çığır açıcı bir ölçüm sağladı.
Güneş’in atmosferine korona denir. olarak bilinen elektrik yüklü bir gazdan oluşur. plazma ve yaklaşık bir milyon derecelik bir sıcaklığa sahiptir santigrat.
Sıcaklığı kalıcı bir gizem çünkü Güneş’in yüzeyi yalnızca 6.000 santigrat derece civarında. Korona yüzeyden daha soğuk olmalı çünkü Güneş’in enerjisi çekirdeğindeki nükleer fırından geliyor ve nesneler bir ısı kaynağından uzaklaştıkça doğal olarak soğuyor. Ancak korona yüzeyden 150 kat daha sıcak.
Enerjiyi plazmaya aktarmanın başka bir yöntemi iş başında olmalı ama ne?
Teoriler ve Araştırma Zorlukları
Güneş atmosferindeki türbülansın koronadaki plazmanın önemli ölçüde ısınmasına neden olabileceğinden uzun süredir şüpheleniliyordu. Ancak konu bu fenomeni araştırmaya geldiğinde, güneş fizikçileri pratik bir sorunla karşı karşıya kalıyor: ihtiyaç duydukları tüm verileri tek bir uzay aracıyla toplamak imkansız.
Güneş’i araştırmanın iki yolu vardır: uzaktan algılama ve yerinde ölçümler. Uzaktan algılamada uzay aracı belirli bir mesafe uzağa konumlandırılarak kameralar kullanılarak Güneş’e ve atmosferine farklı dalga boylarında bakılır. Yerinde ölçümler için uzay aracı araştırmak istediği bölgede uçarak uzayın o kısmındaki parçacıkların ve manyetik alanların ölçümlerini alıyor.
Her iki yaklaşımın da avantajları vardır. Uzaktan algılama, büyük ölçekli sonuçları gösterir ancak plazmada meydana gelen süreçlerin ayrıntılarını göstermez. Bu arada yerinde ölçümler, plazmadaki küçük ölçekli süreçler hakkında oldukça spesifik bilgiler veriyor ancak bunun büyük ölçeği nasıl etkilediğini göstermiyor.
Çift Uzay Aracı Araştırması
Resmin tamamını görmek için iki uzay aracına ihtiyaç var. Güneş fizikçilerinin şu anda ESA liderliğindeki Solar Orbiter uzay aracı ve NASA’nın Parker Solar Probe’u biçiminde sahip oldukları şey tam olarak budur. Solar Orbiter, Güneş’e olabildiğince yaklaşacak ve yerinde ölçümlerin yanı sıra uzaktan algılama işlemlerini gerçekleştirecek şekilde tasarlandı. Parker Solar Probe, yerinde ölçümler için Güneş’e daha da yakınlaşmak amacıyla, Güneş’in uzaktan algılanmasından büyük ölçüde vazgeçiyor.
Ancak bunların tamamlayıcı yaklaşımlarından tam olarak yararlanmak için Parker Solar Probe’un Solar Orbiter araçlarından birinin görüş alanı içinde olması gerekir. Bu şekilde Solar Orbiter, Parker Solar Probe’un yerinde ölçtüğü sonuçların büyük ölçekli sonuçlarını kaydedebildi.
ESA’nın Solar Orbiter’ı, Güneş’i yakından inceleyen iki tamamlayıcı uzay aracından biri: NASA’nın halihazırda görevine başlamış olan Parker Solar Probe’una katıldı. Katkıda bulunanlar: Solar Orbiter: ESA/ATG medialab; Parker Güneş Sondası: NASA/Johns Hopkins APL
Astrofizik Koordinasyon
Torino Astrofizik Gözlemevi’ndeki İtalyan Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nde (INAF) araştırmacı olan Daniele Telloni, Solar Orbiter’ın Metis cihazının arkasındaki ekibin bir parçası. Metis, Güneş yüzeyinden gelen ışığı engelleyen ve korona fotoğraflarını çeken bir koronagraftır. Bu, büyük ölçekli ölçümler için mükemmel bir cihazdır ve bu nedenle Daniele, Parker Solar Probe’un sıraya gireceği zamanları aramaya başladı.
1 Haziran 2022’de iki uzay aracının neredeyse doğru yörünge konfigürasyonunda olacağını buldu. Esasında, Solar Orbiter Güneş’e bakıyor olacak ve Parker Solar Probe da biraz uzakta, merak uyandıracak kadar yakın ama Metis aygıtının görüş alanının hemen dışında olacaktı.
Daniele sorunu incelerken, Parker Solar Probe’u görünür hale getirmek için gereken tek şeyin Solar Orbiter ile biraz jimnastik yapmak olduğunu fark etti: 45 derecelik bir dönüş ve ardından onu Güneş’ten biraz uzağa doğrultma.
Ancak bir uzay görevinin her manevrası önceden dikkatli bir şekilde planlandığında ve uzay araçları, özellikle de Güneş’in korkutucu sıcaklığıyla başa çıkarken yalnızca çok spesifik yönleri işaret edecek şekilde tasarlandıklarında, uzay aracı operasyon ekibinin böyle bir şeye izin verip vermeyeceği açık değildi. bir sapma. Ancak herkes potansiyel bilimsel getiri konusunda netleştiğinde karar net bir ‘evet’ oldu.
ESA’nın Solar Orbiter misyonu, Merkür’ün yörüngesi içerisinden en yakın mesafeden Güneş’e bakacak. Kredi bilgileri: ESA/ATG medialab
Çığır Açan Gözlemler
Yuvarlanma ve ofset işaretleme ileri gitti; Parker Solar Probe görüş alanına girdi ve uzay aracı birlikte güneş koronasının büyük ölçekli konfigürasyonu ve plazmanın mikrofiziksel özelliklerine ilişkin ilk eşzamanlı ölçümleri üretti.
Veri setlerinin analizini yöneten Daniele, “Bu çalışma çok sayıda insanın katkısının sonucudur” diyor. Birlikte çalışarak koronal ısınma hızının ilk kombine gözlemsel ve yerinde tahminini yapmayı başardılar.
Huntsville, ABD’deki Alabama Üniversitesi’nden ve ortaya çıkan makalenin ortak yazarlarından Gary Zank, “Hem Solar Orbiter’ı hem de Parker Solar Probe’u kullanma yeteneği, bu araştırmada gerçekten tamamen yeni bir boyut açtı” diyor.
Yeni ölçülen hızı, güneş fizikçileri tarafından yıllar içinde yapılan teorik tahminlerle karşılaştıran Daniele, güneş fizikçilerinin türbülansı enerji aktarmanın bir yolu olarak tanımlamalarında neredeyse kesinlikle haklı olduklarını gösterdi.
Sanatçının güneşe yaklaşan Parker Solar Probe uzay aracı konsepti. Katkıda bulunanlar: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
Türbülansın bunu yapma şekli, sabah kahvenizi karıştırdığınızda olanlardan farklı değildir. İster gaz ister sıvı olsun, bir akışkanın rastgele hareketlerini uyararak enerji daha küçük ölçeklere aktarılır ve bu da enerjinin ısıya dönüşmesiyle sonuçlanır. Güneş koronası durumunda, sıvı da mıknatıslanır ve böylece depolanan manyetik enerji de ısıya dönüştürülmeye hazır olur.
Manyetik enerjinin ve hareket enerjisinin daha büyük ölçeklerden daha küçük ölçeklere böyle bir aktarımı türbülansın özüdür. En küçük ölçeklerde, dalgalanmaların en sonunda tekil parçacıklarla (çoğunlukla protonlarla) etkileşime girmesine ve onları ısıtmasına olanak tanır.
Sonuçlar ve Çıkarımlar
Güneş enerjisiyle ısıtma sorununun çözüldüğünü söyleyebilmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç var ama şimdi Daniele’nin çalışması sayesinde güneş fizikçileri bu sürece ilişkin ilk ölçümlerini yapmış oldu.
“Bu bilimsel bir ilk. Bu çalışma, koronal ısınma probleminin çözümünde ileriye doğru atılmış önemli bir adımı temsil ediyor” diyor Proje Bilimcisi Daniel Müller.
Solar Orbiter, ESA ve ESA arasındaki uluslararası işbirliğinin bir uzay görevidir. NASAESA tarafından işletilmektedir.