Solar Orbiter prati superbrze elektrone iz Sunca

Sunce je najenergičniji akcelerator čestica u Sunčevom sustavu. Ono ubrzava elektrone gotovo do brzine svjetlosti i izbacuje ih u svemir, preplavljujući Sunčev sustav takozvanim 'solarnim energetskim elektronima' (SEE).

Istraživači su sada koristili Solar Orbiter kako bi točno odredili izvor tih energetskih elektrona i pratili ono što vidimo u svemiru do onoga što se zapravo događa na Suncu. Pronašli su dvije vrste SEE s jasno različitim pričama: jednu povezanu s intenzivnim Sunčevim bakljama (eksplozijama s manjih dijelova Sunčeve površine), a drugu s većim erupcijama vrućeg plina iz Sunčeve atmosfere (poznatim kao 'izbacivanje koronalne mase' ili CME).

„Vidimo jasnu razliku između 'impulzivnih' događaja čestica, gdje ti energetski elektroni jure s površine Sunca u naletima putem solarnih baklji, i 'postupnih' događaja povezanih s produženim CME-ovima, koji oslobađaju širi val čestica tijekom duljih vremenskih razdoblja“, kaže Alexander Warmuth iz Leibnizovog instituta za astrofiziku Potsdam (AIP) u Njemačkoj.

Iako su znanstvenici bili svjesni da postoje dvije vrste SEE događaja, Solar Orbiter je uspio izmjeriti velik broj događaja i pogledati puno bliže Suncu nego što su to činile druge misije, kako bi otkrio kako se oni formiraju i napuštaju površinu naše zvijezde.

„Ove dvije skupine uspjeli smo identificirati i razumjeti tek promatrajući stotine događaja na različitim udaljenostima od Sunca pomoću više instrumenata – nešto što samo Solar Orbiter može učiniti“, dodaje Alexander. „Približavajući se našoj zvijezdi, mogli smo izmjeriti čestice u 'netaknutom' ranom stanju i tako točno odrediti vrijeme i mjesto njihovog nastanka na Suncu.“

Studija je do sada najopsežnija studija SEE događaja i stvara katalog koji će se samo povećavati tijekom životnog vijeka Solar Orbitera. Korišteno je osam od deset instrumenata Solar Orbitera za promatranje više od 300 događaja između studenog 2020. i prosinca 2022.

„Prvi put smo jasno vidjeli ovu vezu između energetskih elektrona u svemiru i njihovih izvornih događaja koji se odvijaju na Suncu“, dodaje koautor Frederic Schuller, također s AIP-a.

Istraživači su otkrili SEE događaje na različitim udaljenostima od Sunca. To im je omogućilo proučavanje ponašanja elektrona dok putuju kroz Sunčev sustav, odgovarajući na dugotrajno pitanje o tim energetskim česticama.

Kada uočimo bljesak ili koronalnu izljev masa (CME), često postoji očito kašnjenje između onoga što vidimo da se događa na Suncu i oslobađanja energetskih elektrona u svemir. U ekstremnim slučajevima, čini se da česticama trebaju sati da pobjegnu.

„Ispada da je to barem djelomično povezano s načinom na koji elektroni putuju kroz svemir – moglo bi se raditi o kašnjenju u oslobađanju, ali i o kašnjenju u detekciji“, kaže koautorica i istraživačka suradnica ESA-e Laura Rodríguez-García. „Elektroni nailaze na turbulencije, raspršuju se u različitim smjerovima i tako dalje, pa ih ne uočavamo odmah. Ti se učinci gomilaju kako se udaljavate od Sunca.“

Prostor između Sunca i planeta Sunčevog sustava nije prazan. Vjetar nabijenih čestica neprestano struji iz Sunca, povlačeći sa sobom Sunčevo magnetsko polje. Ispunjava prostor i utječe na način putovanja energetskih elektrona; umjesto da mogu ići kamo god žele, oni su ograničeni, raspršeni i uznemireni ovim vjetrom i njegovim magnetizmom.

Studija ispunjava važan cilj Solar Orbitera: kontinuirano pratiti našu zvijezdu i njezinu okolinu kako bi se izbačene čestice pratile natrag do njihovih izvora na Suncu.

Ključno je da je ovo otkriće važno za naše razumijevanje svemirskog vremena, gdje je točno predviđanje ključno za održavanje operativnosti i sigurnosti naših svemirskih letjelica. Jedna od dvije vrste SEE događaja važnija je za svemirsko vrijeme: ona povezana s CME-ovima, koji obično sadrže više čestica visoke energije i stoga prijete daleko većom štetom. Zbog toga je mogućnost razlikovanja dvije vrste energetskih elektrona izuzetno važna za naša predviđanja.

Gledajući unaprijed, ESA-ina misija Vigil bit će pionir revolucionarnog pristupa, operativno promatrajući 'stranu' Sunca po prvi put, otključavajući kontinuirane uvide u solarnu aktivnost. Vigil, koji će biti lansiran 2031. godine, detektirat će potencijalno opasne solarne događaje prije nego što se pojave u vidokrugu sa Zemlje, dajući nam unaprijed znanje o njihovoj brzini, smjeru i vjerojatnosti udara.

Naše razumijevanje o tome kako naš planet reagira na solarne oluje također će se dodatno istražiti lansiranjem ESA-ine misije Smile sljedeće godine. Smile će proučavati kako Zemlja podnosi neumoljivi 'vjetar' i sporadične nalete žestokih čestica koje Sunce baca prema nama, istražujući kako čestice stupaju u interakciju sa zaštitnim magnetskim poljem našeg planeta.