Cercetătorii realizează primele hărți 3D ale câmpului magnetic din coroana solară
O echipă de cercetători a reușit să obțină primele estimări globale tridimensionale ale câmpului magnetic al Soarelui, inclusiv în regiunea de dincolo de marginea vizibilă a astrului. Rezultatul reprezintă un pas important spre modele mai precise ale activității solare și, în final, spre predicții mai bune ale erupțiilor magnetice solare, fenomenul care stă la baza vremii spațiale extreme și care poate afecta infrastructuri critice de pe Pământ.
Structura atmosferei superioare a Soarelui, numită coroană, este observată de zeci de ani, însă câmpul magnetic ce o modelează nu a putut fi măsurat în întregime până acum. Noul studiu arată cum această lacună poate fi completată prin aplicarea unei metode inovatoare asupra observațiilor existente de la Observatorul Solar Mauna Loa, operat de Centrul Național pentru Cercetare Atmosferică al Fundației Naționale pentru Știință din SUA. Rezultatele au fost publicate în revista The Astrophysical Journal Letters.
„Prin aplicarea unei metode noi asupra observațiilor de la Observatorul Solar Mauna Loa, am obținut primele determinări ale intensității și direcției tridimensionale a câmpului magnetic coronal în regiunile acoperite de aceste observații”, a declarat Daniela Lacatus, cercetătoare în cadrul centrului și coautoare a lucrării. „Aceste rezultate ajută la depășirea unui blocaj major în măsurarea câmpului magnetic coronal, care a persistat timp de decenii.”
De la două la trei dimensiuni
Pentru a crea hărțile 3D ale câmpului magnetic coronal, echipa a pornit de la două direcții anterioare de cercetare: un studiu care a produs primele hărți globale bidimensionale ale câmpului magnetic coronal, folosind date de la instrumentul Upgraded Coronal Multi-channel Polarimeter (UCoMP) de la Mauna Loa, și o tehnică nouă cunoscută sub numele de inversie IQUD, care s-a dovedit promițătoare în teste teoretice și statistice.
Combinând cele două abordări, cercetătorii s-au concentrat pe datele furnizate de instrumentul original Coronal Multi-channel Polarimeter (CoMP) din 14 octombrie 2016 și de UCoMP din 1 iunie 2022. Astfel, au reușit să extragă informația codificată în undele care traversează coroana și să reconstruiască câmpul magnetic tridimensional.
„Pentru prima dată, putem începe să vedem arhitectura magnetică ascunsă a Soarelui în trei dimensiuni, nu construind un nou tip de instrument terestru sau spațial, ci decodificând lumina și undele care vin deja din coroana solară”, a afirmat Alin Paraschiv, cercetător în cadrul Observatorului Solar Național și autor principal al studiului. „Pentru o stea a cărei activitate magnetică influențează totul, de la vântul solar până la aurorele care dansează pe cerul Pământului, posibilitatea de a măsura mai mult din această arhitectură ascunsă ar putea transforma modul în care înțelegem funcționarea Soarelui.”
Limite și pași următori
Deși studiul marchează trecerea de la o tehnică demonstrată teoretic la o capacitate demonstrată observațional, primele hărți ale câmpului magnetic au limitări. Sunt necesare dezvoltări și validări suplimentare înainte ca abordarea să poată fi folosită în mod curent. Pentru a încuraja acest progres, echipa a pus la dispoziție în mod deschis software-ul de analiză și seturile de date, permițând altor oameni de știință să testeze, să rafineze și să extindă metoda.
„Este foarte încurajator să vedem datele de la Mauna Loa folosite ca punct de plecare pentru a ne îmbunătăți capacitatea de a prezice erupțiile solare”, a spus Tom Berger, directorul observatorului. „Echipa a demonstrat într-un mod remarcabil cum rețeaua avansată de coronagrafe COSMO, care va urma facilității actuale, va permite observații noi ale câmpului magnetic solar, acoperind o lacună critică în observarea factorilor care generează vremea spațială.”
Datele de la CoMP și UCoMP sunt disponibile public. În teorie, cercetătorii ar putea genera hărți coronale 3D prin aplicarea inversiei IQUD pentru orice zi în care există observații adecvate de la oricare dintre cele două instrumente. Metoda dezvoltată de Paraschiv și colegii săi este accesibilă în mod deschis, dar nu a fost încă integrată ca produs de date în fluxurile operaționale ale observatoarelor. Echipa speră că aceasta va deveni, într-o zi, un produs de date standard în rețeaua avansată de observatoare COSMO.
„Când am făcut validările, ne-am bucurat enorm să vedem că rezultatele par rezonabile și comparabile cu ceea ce ne așteptam”, a spus Lacatus. „Oamenii ne-au spus deja cât de entuziasmați sunt și ne dorim ca ei să vină să testeze metoda, pentru a ne ajuta să vedem unde poate fi ajustată și rafinată. Am demonstrat că metoda funcționează și acum trebuie doar să o facem disponibilă la scară largă comunității.”
