Впервые в истории космический корабль дотронулся до Солнца

28 апреля 2021 года солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe фактически пролетел в солнечной короне, верхних слоях атмосферы Солнца. Он не только дожил до того, чтобы рассказать историю - доказав эффективность высокотехнологичной защиты от тепла Parker, но и провел измерения на месте, что дало нам огромное количество невиданных ранее данных о самом сердце нашей Солнечной системы.

"Прикосновение солнечного зонда Parker к Солнцу - это монументальный момент для солнечной науки и поистине выдающийся подвиг", - сказал астрофизик Томас Зурбухен, помощник администратора Управления научной миссии в штаб-квартире NASA.

"Эта веха не только дает нам более глубокое понимание эволюции нашего Солнца и его влияния на нашу Солнечную систему, но и все, что мы узнаем о нашей собственной звезде, также учит нас большему количеству звезд в остальной части Вселенной".

Parker Solar Probe был запущен в 2018 году, его основная цель - исследовать солнечную корону. В своей запланированной семилетней миссии он должен совершить в общей сложности 26 близких подходов или перигелий к Солнцу, используя в общей сложности семь гравитационных маневров Венеры, чтобы приблизиться. Апрельский перигелий был восьмым и первым, действительно вошедшим в корону.

За пять часов пребывания в солнечной атмосфере Паркер измерил флуктуации магнитного поля Солнца и собрал образцы частиц. Ранее наши оценки этих свойств основывались на внешней информации.

"Летящий так близко к Солнцу, Parker Solar Probe теперь определяет условия в магнитном слое солнечной атмосферы - короне - чего мы никогда не могли раньше", - сказал астрофизик Нур Рауафи, научный сотрудник проекта Parker в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса.

"Мы видим доказательства нахождения в короне в данных о магнитном поле, солнечном ветре и визуально на изображениях. Мы действительно можем видеть космический корабль, пролетающий через корональные структуры, которые можно наблюдать во время полного солнечного затмения".

У Солнца нет твердой поверхности. Вместо этого его граница определяется тем, что мы называем критической поверхностью Альфвена, где гравитация и магнитные поля Солнца слишком слабы, чтобы удерживать солнечную плазму.

Выше этой точки возникает солнечный ветер, который мощно дует через Солнечную систему с такой скоростью, что волны ветра отрываются от Солнца. То, что мы называем "поверхностью" Солнца, состоящее из взбалтывающейся плазмы конвективных ячеек и известное как фотосфера, находится намного ниже.

Одной из целей Паркера было узнать больше о критической поверхности Альфвена; а именно, где он находится и какова его топография, поскольку мы не знали ни того, ни другого. По оценкам, критическая поверхность Альфвена находится где-то между 10 и 20 солнечными радиусами от центра Солнца. Паркер вошел в корону на расстоянии 19,7 радиуса Солнца, опустившись до 18,4 радиуса Солнца во время прогулки на короне.

Интересно, что зонд, казалось, время от времени попадал в магнитные условия короны, что наводит на мысль о том, что критическая поверхность Альфвена сморщена. На более низких глубинах Паркер обнаружил магнитную структуру, известную как псевдостример, которую мы можем видеть, исходящую от Солнца во время солнечных затмений. Данные Паркера предполагают, что эти структуры ответственны за деформацию критической поверхности Альфвена, хотя в настоящее время мы не знаем почему.

Внутри псевдостримера условия были более спокойными, чем в окружающей солнечной атмосфере. Частицы больше не ударяли по космическому кораблю так хаотично, и магнитное поле стало более упорядоченным.

Паркер также исследовал явление, известное как обратное переключение солнечной энергии. Это Z-образные изломы магнитного поля солнечного ветра, и в настоящее время неизвестно, где и как они образуются. Мы знали о переключениях с 1990-х годов, но только после того, как Паркер исследовал их в 2019 году, мы узнали, что они довольно распространены. Затем, во время его шестого пролета, данные зонда показали нам, что обратное переключение происходит из участков.

Теперь Паркер обнаружил их внутри солнечной атмосферы, предполагая, что по крайней мере некоторые из обратных потоков происходят из нижней короны.

"Структура областей с обратным ходом совпадает с небольшой структурой магнитной воронки в основании короны", - сказал астроном Стюарт Бейл из Калифорнийского университета в Беркли, ведущий автор статьи об этом явлении, опубликованной в The Astrophysical Journal. "Это то, чего мы ожидаем от некоторых теорий, и это указывает на источник самого солнечного ветра".

Мы до сих пор не знаем, как образовались эти любопытные структуры, но с десятками других перигелий впереди, приближающихся на 9,86 радиуса Солнца от центра Солнца, мы, вероятно, получим довольно интересные ответы.

"Мы наблюдали Солнце и его корону в течение десятилетий, и мы знаем, что там происходит интересная физика, которая нагревает и ускоряет плазму солнечного ветра. Тем не менее, мы не можем точно сказать, что это за физика", - сказал Рауафи. "Теперь, когда зонд Parker Solar Probe летит в магнитную корону, мы получим долгожданное понимание внутренней работы этого загадочного региона".