A quasi un anno e mezzo dalla sua missione, Parker Solar Probe ha restituito gigabyte di dati sul Sole e sulla sua atmosfera. Dopo il rilascio della primissima scienza dalla missione, cinque ricercatori hanno presentato ulteriori nuove scoperte di Parker Solar Probe alla riunione autunnale dell'American Geophysical Union l'11 dicembre. 2019. La ricerca di questi team suggerisce i processi alla base sia del continuo deflusso di materiale del Sole, il vento solare, sia delle tempeste solari più rare che possono interrompere la tecnologia e mettere in pericolo gli astronauti, insieme a nuove informazioni sulla polvere spaziale che crea la pioggia di meteoriti Geminidi.

Il giovane vento solare

Il vento solare porta con sé il campo magnetico del Sole, modellando il tempo spaziale in tutto il sistema solare mentre esce dal Sole a circa un milione di miglia all'ora. Alcuni degli obiettivi scientifici primari di Parker Solar Probe sono individuare i meccanismi che inviano il vento solare nello spazio a velocità così elevate.

Un indizio risiede nei disturbi del vento solare che potrebbero indicare i processi che riscaldano e accelerano il vento. Queste strutture - tasche di materiale relativamente denso - sono state intraviste nei dati di precedenti missioni che abbracciano decenni. Sono diverse volte più grandi dell'intero campo magnetico terrestre, che si estende per decine di migliaia di miglia nello spazio, il che significa che queste strutture possono comprimere il campo magnetico terrestre su scala globale quando si schiantano contro di esso.

"Quando le strutture nel vento solare raggiungono la Terra, possono guidare le dinamiche nella magnetosfera terrestre, compresa la precipitazione di particelle dalle cinture di radiazioni della Terra, " ha detto Nicholeen Viall, uno scienziato spaziale presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che ha presentato le nuove scoperte sulle strutture eoliche solari di Parker Solar Probe alla riunione dell'AGU. La precipitazione di particelle può causare una serie di effetti, come scatenare l'aurora e interferire con i satelliti.

Vicino al Sole, Parker Solar Probe ha effettuato misurazioni migliori che mai di queste strutture eoliche solari, utilizzando entrambi gli imager per scattare foto da lontano e strumenti in situ per misurare le strutture mentre passano sopra il veicolo spaziale. Per avere un quadro più completo di queste strutture eoliche solari, Viall è andato un passo oltre, combinando le osservazioni di Parker, satelliti vicino alla Terra, e il veicolo spaziale STEREO-A della NASA per esaminare queste strutture da più angolazioni.

STEREO-A porta uno strumento chiamato coronografo, che utilizza un disco solido per bloccare la brillante luce del Sole, lasciando che la fotocamera catturi immagini dell'atmosfera esterna relativamente debole, la corona. Dal suo punto di osservazione a circa 90 gradi di distanza dalla Terra, STEREO-A poteva vedere le regioni della corona attraversate da Parker, consentendo a Viall di combinare le misurazioni in un modo nuovo e ottenere una visione migliore delle strutture del vento solare mentre scorrevano fuori dal Sole. Accanto alle immagini di Parker Solar Probe, gli scienziati ora hanno una visione migliore dei disturbi magnetici nel vento solare.

Gli strumenti di Parker stanno anche gettando nuova luce sui processi invisibili del vento solare, rivelando un sistema sorprendentemente attivo vicino al Sole.

"Pensiamo al vento solare, come lo vediamo vicino alla Terra, come molto liscio, ma Parker ha visto un vento sorprendentemente lento, pieno di piccoli scoppi e getti di plasma, " ha detto Tim Horbury, un ricercatore capo sugli strumenti FIELDS di Parker Solar Probe con sede presso l'Imperial College di Londra.

Horbury ha utilizzato i dati degli strumenti FIELDS di Parker Solar Probe, che misurano la scala e la forma dei campi elettrici e magnetici vicino al veicolo spaziale, per esaminare in dettaglio un evento particolarmente strano:"switchback" magnetici, "improvvisi ammassi di eventi quando il campo magnetico solare si ripiega su se stesso, descritto per la prima volta con i risultati iniziali di Parker Solar Probe il 4 dicembre, 2019.

L'origine esatta dei tornanti non è certa, ma possono essere le firme del processo che riscalda l'atmosfera esterna del Sole, la corona, a milioni di gradi, centinaia di volte più caldo della superficie visibile sottostante. La causa di questo salto di temperatura controintuitivo è una domanda di vecchia data nella scienza solare, indicata come il mistero del riscaldamento coronale, ed è strettamente correlata alle domande su come il vento solare viene energizzato e accelerato.

"Pensiamo che i tornanti siano probabilmente correlati ai singoli rilasci di energia energetica sul Sole, quelli che chiamiamo getti, " disse Horbury. "Se questi sono jet, ci deve essere una popolazione molto ampia di piccoli eventi che accadono sul Sole, quindi contribuirebbero a una grande frazione dell'energia totale del vento solare".

Uno sguardo dentro le tempeste solari

Insieme al vento solare, il Sole rilascia anche nubi discrete di materiale chiamate espulsioni di massa coronale, o ECM. Più denso e talvolta più veloce del vento solare, Le CME possono anche innescare effetti meteorologici spaziali sulla Terra, o causare problemi ai satelliti sul loro percorso.

I CME sono notoriamente difficili da prevedere. Alcuni di loro semplicemente non sono visibili dalla Terra o da STEREO-A, le due posizioni in cui abbiamo strumenti in grado di vedere i CME da lontano, perché eruttano da parti del Sole fuori dalla vista di entrambi i veicoli spaziali. Anche quando vengono individuati dagli strumenti, non è sempre possibile prevedere quali CME disturberanno il campo magnetico terrestre e attiveranno effetti meteorologici spaziali, poiché la struttura magnetica all'interno della nuvola di materiale svolge un ruolo cruciale.

La nostra migliore possibilità di comprendere le proprietà magnetiche di un dato CME si basa sull'individuazione della regione del Sole da cui è esplosa la CME, il che significa che un tipo di eruzione chiamato CME invisibile rappresenta una sfida unica per i meteorologi spaziali.

Le CME stealth sono visibili nei coronografi, strumenti che guardano solo l'atmosfera esterna del Sole, ma non lasciano tracce chiare della loro eruzione nelle immagini del disco solare, rendendo difficile determinare da dove, Esattamente, si sono alzati.

Ma durante il primo sorvolo solare di Parker Solar Probe nel novembre 2018, la navicella è stata colpita da uno di questi CME stealth.

"Volando vicino al Sole, Parker Solar Probe ha un'opportunità unica di vedere giovani CME che non sono stati elaborati dopo aver viaggiato per decine di milioni di miglia, "ha detto Kelly Korreck, capo delle operazioni scientifiche per gli strumenti SWEAP di Parker, con sede presso l'Osservatorio Astrofisico Smithsonian di Cambridge, Massachusetts. "Questa è stata la prima volta che siamo stati in grado di inserire i nostri strumenti all'interno di una di queste espulsioni di massa coronale vicino al Sole".

In particolare, Korreck ha utilizzato i dati degli strumenti FIELDS e SWEAP di Parker per ottenere un'istantanea della struttura interna del CME. SCAMBIO, gli strumenti eolici solari della missione, misura caratteristiche come velocità, temperatura, e densità di elettroni e protoni del vento solare. Queste misurazioni non solo forniscono uno dei primi sguardi all'interno di una CME così vicina al Sole, ma possono aiutare gli scienziati a imparare a rintracciare le CME stealth alle loro fonti.

Un altro tipo di tempesta solare è costituito da particelle estremamente energetiche che si muovono vicino alla velocità della luce. Sebbene spesso correlato a esplosioni di ECM, queste particelle sono soggette ai propri processi di accelerazione e si muovono molto più velocemente delle CME, raggiungere la Terra e la navicella spaziale in pochi minuti. Queste particelle possono danneggiare l'elettronica del satellite e mettere in pericolo gli astronauti, ma la loro velocità li rende più difficili da evitare rispetto a molti altri tipi di condizioni meteorologiche spaziali.

Queste esplosioni di particelle spesso, ma non sempre, accompagnare altri eventi solari come brillamenti e CME, ma prevedere proprio quando faranno la loro comparsa è difficile. Prima che le particelle raggiungano velocità prossime alla luce che le rendono pericolose per i veicoli spaziali, elettronica e astronauti, passano attraverso un processo di energizzazione in più fasi, ma il primo passo in questo processo, vicino al sole, non era stato osservato direttamente.

Quando Parker Solar Probe si allontanò dal Sole nell'aprile 2019, dopo il suo secondo incontro solare, la navicella ha osservato l'evento particellare più grande ma energetico osservato dalla missione. Misure della suite di strumenti per particelle energetiche, È? È, hanno colmato un anello mancante nei processi di energizzazione delle particelle.

"Le regioni davanti alle espulsioni di massa coronale accumulano materiale, come spazzaneve nello spazio, e si scopre che questi "spazzaneve" accumulano anche materiale da eruzioni solari rilasciate in precedenza, " ha detto Nathan Schwadron, uno scienziato spaziale presso l'Università del New Hampshire a Durham.

Comprendere come i brillamenti solari creano popolazioni di particelle di semi che alimentano eventi di particelle energetiche aiuterà gli scienziati a prevedere meglio quando tali eventi potrebbero accadere, insieme al miglioramento dei modelli di come si muovono nello spazio.

Impronte di asteroidi

Gli strumenti WISPR di Parker Solar Probe sono progettati per acquisire immagini dettagliate della debole corona e del vento solare, ma hanno anche raccolto un'altra struttura difficile da vedere:un 60, Una scia di polvere larga 000 miglia che segue l'orbita dell'asteroide Phaethon, che ha creato la pioggia di meteoriti Geminidi. Nel 2019, la pioggia di meteoriti delle Geminidi raggiunge il picco nella notte tra il 13 e il 14 dicembre.

Questa scia di granelli di polvere pepa l'atmosfera terrestre quando il nostro pianeta si interseca con l'orbita di Fetonte ogni dicembre, bruciando e producendo lo spettacolo spettacolare che chiamiamo Geminidi. Sebbene gli scienziati sappiano da tempo che Fetonte è il genitore delle Geminidi, vedere l'effettiva scia di polvere non è stato possibile fino ad ora. Estremamente debole e molto vicino al Sole nel cielo, non è mai stato rilevato da nessun telescopio precedente, nonostante diversi tentativi, ma WISPR è progettato per vedere strutture deboli vicino al sole. La prima visione diretta di WISPR della scia di polvere ha fornito nuove informazioni sulle sue caratteristiche.

"Calcoliamo una massa dell'ordine di un miliardo di tonnellate per l'intero percorso, che non è tanto quanto ci aspetteremmo per le Geminidi, ma molto più di quanto Fetonte produca vicino al Sole, " disse Karl Battams, uno scienziato spaziale presso il Naval Research Lab degli Stati Uniti a Washington, D.C. "Questo implica che WISPR sta vedendo solo una parte del flusso Geminide, non l'intera cosa, ma è una parte che nessuno aveva mai visto o nemmeno sapeva che fosse lì, quindi è molto eccitante!"

Con tre orbite sotto la sua cintura, Parker Solar Probe continuerà la sua esplorazione del Sole nel corso di 21 sorvoli solari sempre più ravvicinati. Il prossimo cambio di orbita avverrà durante il flyby di Venere il 26 dicembre. portando Parker a circa 11,6 milioni di miglia dalla superficie del Sole per il suo prossimo avvicinamento ravvicinato al Sole il 29 gennaio, 2020. Con misurazioni dirette di questo ambiente mai misurato prima, più vicino che mai al Sole, possiamo aspettarci di imparare ancora di più su questi fenomeni e scoprire domande completamente nuove.