Gambaran seorang artis mengenai Parker Solar Probe NASA mengumpulkan data mengenai matahari.
(Imej: © Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins)
Matahari mula melepaskan beberapa rahsia yang paling dijaga.
Hasil sains pertama berasal dari NASA Probe Solar Parker (PSP), yang telah terbang lebih cepat dan lebih dekat ke matahari daripada objek buatan manusia lain dalam sejarah.
Pengembalian PSP awal, yang dilaporkan dalam empat makalah yang diterbitkan dalam talian hari ini (4 Disember) dalam jurnal Nature, mula mengangkat tudung di bintang Bumi, yang tetap mengejutkan misteri walaupun selamanya menjadi cahaya terang di langit kita.
"Keempat makalah ini menunjukkan bahawa, dengan memasuki wilayah sistem suria yang belum diterokai, PSP telah membuat penemuan besar," Daniel Verscharen, seorang penyelidik di Makmal Sains Angkasa Mullard di University College London, menulis dalam "Berita dan Views "dalam terbitan yang sama dengan Alam. Verscharen tidak terlibat dalam mana-mana kajian baru.
Mencium matahari
The PSP dilancarkan pada bulan Ogos 2018, dalam misi bernilai $ 1.5 bilion untuk membantu para penyelidik memahami cara kerja matahari dengan lebih baik.
Para saintis misi sangat berminat untuk menyelesaikan dua teka-teki lama: bagaimana aliran zarah-zarah yang mengalir secara berterusan dari matahari, yang dikenali sebagai angin suria, dipercepat ke kecepatannya yang luar biasa; dan mengapa suasana luar matahari, atau korona, adalah jauh lebih panas daripada permukaannya. (Suhu korona dapat mencapai 2 juta derajat Fahrenheit, atau 1,1 juta darjah Celsius. Permukaan suria benar-benar sederhana jika dibandingkan, pada suhu 11,000 F, atau 6,000 C.)
PSP menangani soalan-soalan ini dengan tidak masuk akal korona sendiri. Setiap lima bulan sekali, siasatan itu dapat dilihat melalui atmosfer yang terik matahari, dan melihat bintang kita yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Pendekatan terdekat, atau bahagian perihelion ini, telah mengambil PSP dalam jarak 15 juta batu (24 juta kilometer) dari permukaan solar hingga kini. Sebelum misi ini, siasatan yang paling dekat dengan matahari adalah 26.55 juta batu (42.73 juta km) - satu prestasi yang ditarik pada tahun 1976 oleh kapal Helios 2, usaha bersama Amerika Syarikat dan bekas Jerman Barat.
Helios 2 juga menetapkan rekod untuk kelajuan terpantas berbanding dengan matahari, pada kecepatan 153,454 mph (246,960 km / j). Tanda ini dipecahkan oleh pengorbit Juno Jupiter NASA, yang mencapai 165,000 mph (265,000 km / j) semasa ketibaannya di gergasi gas pada bulan Julai 2016. Tetapi PSP kini menjadi raja kecepatan: Semasa hantaran perihelion pertama kapal angkasa, pada November. 6, 2018, graviti kuat matahari mempercepat PSP ke kelajuan tertinggi 213,243 mph (343,181 km / j).
Keadaan di korona tentu saja melampau, jadi PSP dilengkapi dengan perisai tugas berat: perisai komposit karbon setebal 4,5 inci (11,4 sentimeter), yang melindungi kapal dan empat instrumen sainsnya dari panas yang kuat dan sinaran.
Instrumen tersebut ialah Fields Experiment (Fields), yang mengukur medan dan gelombang elektrik dan magnet, antara lain; Penyelidikan Sains Bersepadu Matahari (ISoIS), yang mencirikan elektron, proton dan ion berat yang dipercepat ke kelajuan tinggi di atmosfera matahari dan seterusnya; Wide-field Imager untuk Solar Probe (WISPR), satu set teleskop yang menggambarkan corona dan persekitarannya; dan penyiasatan Solar Wind Electron Elektron dan Proton (SWEAP), yang mengkaji konstituen paling banyak di angin suria (elektron, proton dan ion helium).
Keempat makalah baru melaporkan apa yang diperhatikan oleh instrumen ini semasa dua perihelion pertama PSP, yang berlaku pada bulan November 2018 dan April 2019.
Mengesan angin suria yang "perlahan" ke sumbernya
Salah satu kajian, misalnya, mendapati bahawa Fields mulai mendapatkan barang dengan angin suria "perlahan", komponen aliran yang tidak pernah melebihi sekitar 1,1 juta mph (1,8 juta km / j). "Lambat" adalah istilah relatif di sini; ritsleting angin suria yang "pantas" dengan kelajuan kira-kira dua kali ganda.
Para saintis sudah mengetahui bahawa angin suria yang cepat berasal dari "lubang" koronal yang besar - tambalan di mana atmosfer luar jauh lebih sejuk dan lebih tipis daripada biasa - di dekat kutub matahari. Dan data dari Fields menunjukkan bahawa angin perlahan juga berasal dari lubang koronal, tetapi dari yang lebih kecil di dekat khatulistiwa suria.
Medan juga melihat pembalikan yang mengejutkan dalam medan magnet suria yang mengalir melewati kapal angkasa: Medan kadang-kadang membalikkan orientasinya 180 darjah dan kemudian, dalam beberapa saat atau minit, kembali lagi.
"Perubahan ini mungkin dikaitkan dengan beberapa jenis jet plasma," kata penulis utama kajian dan penyiasat utama Fields Stuart Bale, seorang profesor fizik di University of California, Berkeley, dalam satu kenyataan. "Perasaan saya sendiri adalah bahawa pertukaran ini, atau jet, adalah pusat masalah pemanasan angin suria."
Data dari SWEAPSementara itu, menunjukkan bahawa pembalikan seperti itu adalah "selekoh berbentuk S yang bergerak di garis medan yang datang dari matahari," seperti yang dinyatakan oleh Verscharen, dan bahawa flip tersebut meningkatkan kecepatan angin suria.
Penemuan dari ISoIS bantu gambarkan gambaran yang muncul ini. Data instrumen menunjukkan bahawa memerlukan zarah suria yang lebih bertenaga lebih lama daripada yang diharapkan sebelumnya untuk mencapai PSP, mungkin kerana mereka bergerak di sepanjang garis medan berbentuk S yang mengejutkan.
ISoIS juga telah mengesan beberapa pecahan zarah yang tidak cukup dramatik untuk diperhatikan oleh instrumen di Bumi.
"Sungguh mengagumkan - walaupun pada keadaan minimum suria, matahari menghasilkan lebih banyak kejadian zarah bertenaga yang lebih kecil daripada yang kita sangka," kata David McComas dari Princeton University, penyiasat utama ISoIS dan pengarang utama salah satu kajian baru, dalam satu kenyataan. (Kegiatan solar semakin berkurang dalam kitaran 11 tahun, dan bintang kita kini dalam fasa yang agak tidak aktif.)
"Pengukuran ini akan membantu kita mengungkap sumber, pecutan, dan pengangkutan zarah tenaga suria dan akhirnya melindungi satelit dan angkasawan dengan lebih baik di masa depan," tambah McComas.
Dan WISPR memberikan ilmiah gambaran yang lebih jelas tentang matahari, korona dan kawasan yang kompleks dan bergolak segera mengelilingi bintang kita. Gambar WISPR membantu meletakkan maklumat yang dikumpulkan oleh instrumen lain ke dalam konteks yang tepat dan juga menghasilkan pandangan dengan tepat.
Sebagai contoh, kajian baru keempat melaporkan, gambar WISPR memberikan beberapa bukti untuk zon bebas debu berhampiran cahaya matahari, yang telah disebarkan tetapi belum dapat dikesan secara langsung. "Gambar terperinci dari PSP juga menunjukkan variasi spasial angin suria yang konsisten dengan variasi medan magnet matahari di permukaannya, dan mengungkapkan gumpalan plasma kecil yang dikeluarkan dari matahari dan menjadi sebahagian dari angin suria muda, "Verscharen menulis.
Yang terbaik masih belum ada
Jawapan angin suria adalah sebahagiannya pada masa ini, dan masih belum jelas bagaimana sebenarnya corona dipanaskan dengan begitu dramatik (walaupun hasil baru memberikan beberapa petunjuk menarik). Tetapi pasukan PSP mempunyai banyak masa untuk mengisi kekosongan, kerana keputusan yang baru diterbitkan ini hanyalah permulaan. Kapal angkasa ini dirancang untuk terus mempelajari sinar matahari hingga 2025, dan laluan perihelionnya akan semakin dekat dan dekat, berkat lalat terbang yang mengukir dari Venus.
Orbit sains terakhir PSP, misalnya, akan mengambilnya hanya dalam jarak 3.83 juta batu (6.16 juta km) dari permukaan suria dan mempunyai kelajuan tertinggi sekitar 430,000 mph (690,000 km / j).
Dan pendekatan dekat ini akan menjadi lebih kerap, kerana jalan PSP mengelilingi matahari akan menyusut. Tempoh orbit siasatan pada masa ini adalah sekitar 150 hari Bumi tetapi akan menjadi 88 hari pada akhir misi.
Tempoh misi itu akan membolehkan pasukan PSP mempelajari sinar matahari pada pelbagai peringkat kitaran aktivitinya selama 11 tahun. Jadi, kapal angkasa yang mencium sinar matahari harus mengumpulkan banyak data menarik yang membuat para penyelidik sibuk untuk jangka masa yang akan datang.
"Diharapkan data PSP akan memandu pemahaman kita tentang matahari dan angin suria selama bertahun-tahun," tulis Verscharen. "Model dan teori baru akan dimotivasi oleh penemuan kapal angkasa, dan pengetahuan ini akan dapat dipindahkan ke bintang dan plasma astrofizik lain di seluruh alam semesta."
- Inilah Kelihatan Bumi Semasa Anda Menuju Matahari
- Kuiz Solar: Sejauh Mana Anda Mengetahui Matahari Kita?
- Lancarkan Foto! Probe Solar Parker NASA Meletup untuk Menyentuh Matahari
Kisah ini dikemas kini pada pukul 2 petang EST untuk memasukkan pernyataan dari David McComas.
Buku Mike Wall mengenai pencarian kehidupan asing, "Di luar sana"(Penerbitan Grand Central, 2018; digambarkan oleh Karl Tate, keluar sekarang. Ikuti dia di Twitter @michaeldwall. Ikuti kami di Twitter @Spacedotcom atau Facebook.
