Solar Orbiter detectează vibrații rapide necunoscute în atmosfera superioară a Soarelui
Cercetătorii au identificat unde magnetice de înaltă frecvență în regiunile polare ale Soarelui, folosind imagini de mare viteză capturate de sonda Solar Orbiter. Descoperirea ar putea oferi indicii despre două dintre cele mai persistente mistere ale fizicii solare: de ce este coroana solară atât de fierbinte și cum sunt accelerate particulele care formează vântul solar rapid.
Câmpurile magnetice ale Soarelui sunt structuri complexe, în continuă schimbare. Regiunile polare găzduiesc așa-numitele găuri coronale polare, care conțin „autostrăzi” magnetice invizibile ce se întind în spațiul interplanetar. Modul în care aceste structuri imprimă particulelor viteze de sute de kilometri pe secundă nu era pe deplin înțeles până acum.
Un studiu condus de dr. Yuhang Gao și profesorul Hui Tian de la Universitatea Peking, publicat în revista National Science Review, a analizat date din septembrie 2021 colectate de două instrumente: Solar Dynamics Observatory (SDO) al NASA și Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de pe Solar Orbiter. SDO realizează o imagine la fiecare 12 secunde, cu o rezoluție spațială de aproximativ 1.100 km pe pixel, în timp ce EUI capturează o imagine la fiecare cinci secunde, cu detalii de până la 420 km pe pixel.
Datele au fost procesate cu un program automat de urmărire a undelor magnetice numit Northumbria University Wave Tracking (NUWT). Analiza structurilor asemănătoare unor raze care se extind din polul nord solar a relevat o diferență semnificativă între cele două observatoare: algoritmul a identificat 560 de evenimente de undă în datele SDO și 2.318 în datele EUI, de peste patru ori mai multe.
Diferența a fost determinată de frecvență. Treizeci și opt la sută dintre undele detectate de EUI aveau perioade mai scurte de 100 de secunde, comparativ cu doar 9% dintre cele observate de SDO. Viteza de deplasare a plasmei a constituit un alt factor distinctiv: media înregistrată de SDO a fost de aproximativ 9,9 km/s, în timp ce EUI a măsurat o medie de 15,4 km/s. Întrucât energia crește odată cu viteza, aceste unde mai rapide transportă o putere considerabil mai mare. Calculele indică faptul că undele detectate de EUI transportă de 2,6 ori mai multă energie decât estimările anterioare.
Cercetătorii propun trei explicații posibile pentru originea acestor oscilații magnetice. Prima ar fi interacțiunea dintre buclele magnetice și liniile de câmp neconectate, care determină reconfigurarea bruscă a liniilor și emiterea de oscilații de înaltă frecvență. A doua presupune că undele se formează în cadrul unor jeturi masive de plasmă numite spicule, care pompează direct undele transversale rapide în structurile de deasupra. A treia sugerează că undele mai mari și mai lente ar putea interacționa între ele, generând cascade turbulente de unde mai mici și cu frecvență mai ridicată.
Deși mecanismele de formare rămân incomplet clarificate, aceste unde ar putea contribui la explicarea a două întrebări fundamentale ale fizicii solare. Conform studiului, undele rapide care pătrund în atmosfera superioară a Soarelui suferă efecte precum absorbția rezonantă și amestecul de fază, transferând o parte considerabilă din energie către mediul înconjurător.
O parte din această energie se transformă probabil în căldura care alimentează temperaturile extreme din straturile exterioare ale Soarelui, care pot depăși 1.000.000°C. O altă parte poate fi transferată direct către procesele cinetice care accelerează ionii la vitezele necesare formării vântului solar rapid.
Autorii subliniază totuși că această energie, calculată pe baza unui singur set de date, rămâne cu aproximativ un ordin de mărime sub nivelul estimat de alte modele ca necesar pentru a propulsa complet vântul solar. Rezultatele arată însă că o cantitate importantă de energie rămâne ascunsă din cauza limitărilor tehnologice actuale.
Viitoarele misiuni ar putea oferi răspunsuri suplimentare. Observatorul Solar Polar-orbit (SPO), planificat pentru lansare la începutul anului 2029, va oferi un unghi de observare unic asupra regiunilor polare ale Soarelui, iar instrumentele sale ar putea fi suficient de rapide pentru a captura mai multe unde de înaltă energie și a clarifica definitiv aceste mecanisme.
