Settimane dopo che Parker Solar Probe si è avvicinato il più vicino possibile a una stella, i dati scientifici del primo incontro solare stanno arrivando nelle mani degli scienziati della missione. È un momento che molti in campo aspettavano da anni, pensando a cosa faranno con questi dati mai visti prima, che ha il potenziale per gettare nuova luce sulla fisica della nostra stella, il Sole.

Il 12 dicembre 2018, quattro di questi ricercatori si sono riuniti alla riunione autunnale dell'American Geophysical Union a Washington, DC, per condividere ciò che sperano di imparare da Parker Solar Probe.

"Gli eliofisici aspettano da più di 60 anni che una missione come questa fosse possibile, " ha detto Nicola Volpe, direttore della Divisione Eliofisica presso la sede della NASA a Washington. L'eliofisica è lo studio del Sole e di come influenza lo spazio vicino alla Terra, intorno ad altri mondi e in tutto il sistema solare. "I misteri solari che vogliamo risolvere stanno aspettando nella corona".

Dal 31 ottobre all'11 novembre 2018, Parker Solar Probe ha completato la sua prima fase di incontro solare, sfrecciando attraverso l'atmosfera esterna del Sole, la corona, e raccogliendo dati senza precedenti con quattro suite di strumenti all'avanguardia.

Parker Solar Probe prende il nome da Eugene Parker, il fisico che per primo teorizzò l'esistenza del vento solare, la costante effusione di materiale del Sole, nel 1958.

"Questa è la prima missione della NASA a prendere il nome da un individuo vivente, " ha detto Fox. "La carta rivoluzionaria di Gene Parker ha predetto il riscaldamento e l'espansione della corona e del vento solare. Ora, con Parker Solar Probe siamo in grado di capire veramente cosa spinge quel flusso costante al limite dell'eliosfera."

L'influenza del nostro Sole è di vasta portata. Il vento solare, il suo deflusso di materiale, riempie la parte interna del nostro sistema solare, creando una bolla che avvolge i pianeti e si estende ben oltre l'orbita di Nettuno. Incorporato nelle sue particelle energizzate e nel materiale solare, il vento solare porta con sé il campo magnetico del Sole. Anche altre eruzioni una tantum di materiale solare chiamate espulsioni di massa coronale trasportano questo campo magnetico solare e, in entrambi i casi, questo materiale magnetizzato può interagire con il campo magnetico naturale della Terra e causare tempeste geomagnetiche. Tali tempeste possono innescare l'aurora o persino interruzioni di corrente, e altri tipi di attività solare possono causare problemi di comunicazione, interrompere l'elettronica satellitare e persino mettere in pericolo gli astronauti, specialmente al di là della bolla protettiva del campo magnetico terrestre.

Altri mondi nel nostro sistema solare sperimentano le proprie versioni di questi effetti, e ben oltre i pianeti, il materiale del Sole si scontra con il mezzo interstellare, che riempie lo spazio tra le stelle. L'interazione in questa regione gioca un ruolo nella frequenza con cui i raggi cosmici galattici ad alta energia sparano nel nostro sistema solare. Tutti questi effetti derivano da sistemi complicati, ma tutti iniziano dal Sole, rendendo fondamentale comprendere la fisica fondamentale che guida l'attività della nostra stella.

Parker Solar Probe è progettato per rispondere a tre domande principali sulla fisica del sole. Primo:com'è l'atmosfera esterna del Sole, la corona, riscaldato a temperature circa 300 volte superiori alla superficie visibile sottostante? Secondo:come fa il vento solare ad accelerare così rapidamente alle alte velocità che osserviamo? E infine, in che modo alcune delle particelle più energetiche del Sole si allontanano dal Sole a più della metà della velocità della luce?

"Parker Solar Probe ci fornisce le misurazioni essenziali per comprendere i fenomeni solari che ci hanno sconcertato per decenni, " disse Nour Raouafi, Scienziato del progetto Parker Solar Probe presso il laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University di Laurel, Maryland. "Per chiudere il collegamento, è necessario il campionamento locale della corona solare e del giovane vento solare e Parker Solar Probe sta facendo proprio questo".

Gli strumenti di Parker sono progettati per guardare questi fenomeni in questione in modi che non sono stati possibili prima, dando agli scienziati l'opportunità di fare nuovi passi avanti nello studio dell'atmosfera solare.

Ad esempio, Gli imager di Parker Solar Probe, nella suite WISPR, avrà una nuova prospettiva sul giovane eolico solare, catturando una vista di come si evolve mentre Parker Solar Probe viaggia attraverso la corona solare.

La suite ISʘIS della navicella aiuterà gli scienziati a scavare nelle cause dell'accelerazione energetica delle particelle. Proprio adesso, le teorie divergono su come le particelle energetiche solari vengono accelerate all'interno delle sottili strutture delle onde d'urto solitamente guidate da veloci espulsioni di massa coronale, ma le misurazioni delle particelle energetiche raccolte mentre la navicella viaggia attraverso tali onde aiuteranno a far luce su questo problema.

Le antenne di campo elettrico della suite di strumenti FIELDS del veicolo spaziale possono captare raffiche radio che potrebbero far luce sulle cause del riscaldamento coronale.

Lo strumento Solar Probe Cup, che si estende oltre lo scudo termico della navicella ed è esposto all'intero ambiente solare, misura le proprietà termiche di diverse specie di ioni nel vento solare. Insieme ai dati della suite FIELDS, queste misurazioni potrebbero aiutare a rivelare come il vento solare viene riscaldato e accelerato.

Il team scientifico si aspetta anche di essere sorpreso da parte di ciò che apprendono.

"Non sappiamo cosa aspettarci così vicino al Sole finché non avremo i dati, e probabilmente vedremo alcuni nuovi fenomeni, " ha detto Raouafi. "Parker è una missione di esplorazione:il potenziale per nuove scoperte è enorme".

I rapporti di Parker Solar Probe indicano che durante il primo incontro solare sono stati raccolti buoni dati scientifici, e i dati stessi hanno iniziato a essere trasmessi alla Terra il 7 dicembre. A causa delle posizioni relative di Parker Solar Probe, il Sole e la Terra e i loro effetti sulla trasmissione radio, alcuni dei dati scientifici di questo incontro non verranno scaricati fino a dopo il secondo incontro solare della missione nell'aprile 2019.

Il team della missione ha avuto la possibilità di eseguire alcuni test sugli strumenti del mondo reale durante il sorvolo di Venere di Parker Solar Probe nel settembre 2018. Parker Solar Probe ha effettuato un passaggio ravvicinato al pianeta mentre eseguiva un'assistenza gravitazionale per avvicinare la sua orbita al Sole. Sebbene non ci si aspetti che studi l'ambiente intorno a Venere, Gli strumenti Parker hanno registrato con successo i dati, dando agli scienziati una prima occhiata a ciò di cui sono capaci i loro strumenti nel duro ambiente dello spazio.

Come ultima aggiunta alla flotta di missioni eliofisiche della NASA, Parker Solar Probe lavora insieme ai prolifici satelliti di ricerca solare ed eliosferica come il Solar Dynamics Observatory della NASA, l'Osservatorio delle Relazioni Solari e Terrestri e l'Advanced Composition Explorer. Per anni o decenni, in alcuni casi, questi osservatori hanno scrutato il Sole e il suo materiale in uscita, cambiando il modo in cui vediamo la nostra stella. Ma sono limitati da dove vivono.

Anche se Parker scopre nuove informazioni, gli scienziati che lavorano con i suoi dati si affideranno al resto della flotta eliofisica della NASA per contestualizzare questi dettagli.

"Parker Solar Probe sta andando in una regione che non abbiamo mai visitato prima, " ha detto Terry Kucera, un fisico solare presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Nel frattempo, da una distanza, possiamo osservare la corona del Sole, che sta guidando il complesso ambiente intorno a Parker Solar Probe."

Le diverse prospettive di questi osservatori dovrebbero essere un vantaggio per contestualizzare le osservazioni di Parker. Mentre SDO è in orbita terrestre geosincrona, STEREO orbita attorno al Sole a poco meno di 1 AU - un'unità astronomica è la distanza media tra la Terra e il Sole - rendendolo solo un po' più veloce della Terra. Ciò significa che STEREO di solito osserva il Sole da un'angolazione diversa da quella che osserviamo qui sulla Terra. Insieme alle misurazioni di Parker vicino al Sole e spesso da un'angolazione diversa rispetto a qualsiasi altro nostro satellite, questo darà agli scienziati un quadro più completo di come gli eventi solari cambiano e si sviluppano mentre si propagano nel sistema solare.

"La missione STEREO consiste nell'osservare l'eliosfera da luoghi diversi e Parker ne fa parte:effettuare misurazioni da una prospettiva che non abbiamo mai avuto prima, " disse Kucera.

La modellazione è un altro strumento fondamentale per dipingere il quadro completo attorno alle osservazioni di Parker.

"I risultati della nostra simulazione forniscono un modo per interpretare sia le misurazioni localizzate dagli strumenti in situ, come FIELDS e SWEAP, così come le immagini più globali prodotte da WISPR, " ha detto Pete Riley, un ricercatore presso Predictive Science Inc., a San Diego, California.

I modelli sono un buon modo per testare le teorie sulla fisica sottostante del Sole. Creando una simulazione che si basa su un certo meccanismo per spiegare il riscaldamento coronale, ad esempio, un certo tipo di onda di plasma chiamata onda di Alfvén:gli scienziati possono confrontare la previsione del modello con i dati reali di Parker Solar Probe per vedere se si allineano. Se lo fanno, ciò significa che la teoria sottostante potrebbe essere ciò che sta realmente accadendo.

"Abbiamo avuto molto successo nel prevedere la struttura della corona solare durante le eclissi solari totali, " ha detto Riley. "Parker Solar Probe fornirà misurazioni senza precedenti che limiteranno ulteriormente i modelli e la teoria che è incorporata al loro interno".

Parker Solar Probe è in una posizione unica per aiutare a migliorare i modelli, in parte grazie alla sua velocità da record.

Il Sole ruota circa una volta ogni 27 giorni visto dalla Terra, e le strutture solari che guidano gran parte della sua attività si muovono insieme ad essa. Questo crea un problema per gli scienziati, che non possono sempre dire se la variabilità che vedono è guidata da effettivi cambiamenti nella regione che produce l'attività - variazione temporale - o è causata semplicemente dalla ricezione di materiale solare da una nuova regione di origine - variazione spaziale.

Per parte della sua orbita, Parker Solar Probe supererà questo problema. In certi punti, Parker Solar Probe sta viaggiando abbastanza velocemente da corrispondere quasi esattamente alla velocità di rotazione del Sole, il che significa che Parker "si libra" su un'area del Sole per un breve periodo di tempo. Gli scienziati possono essere certi che i cambiamenti nei dati durante questo periodo sono causati da effettivi cambiamenti sul Sole, piuttosto che la rotazione del Sole.

Parker Solar Probe fa parte del programma Living with a Star della NASA per esplorare gli aspetti del sistema Sole-Terra che influenzano direttamente la vita e la società. Il programma Living with a Star è gestito dal Goddard Space Flight Center dell'agenzia a Greenbelt, Maryland, per la direzione della missione scientifica della NASA a Washington. APL progettato, costruito e gestisce il veicolo spaziale.