Σπουδαία ανακάλυψη: Φωτιές κατασκήνωσης στον Ηλιο!

Οι πρώτες φωτογραφίες του Solar Orbiter, της νέας αποστολής των ESA και NASA για την παρατήρηση του Ηλιου, αποκάλυψαν πανταχού παρούσες μικροσκοπικές ηλιακές εκλάμψεις, που ονομάστηκαν «φωτιές κατασκήνωσης» κοντά στην επιφάνεια του πιο κοντινού μας αστεριού. Σύμφωνα με τους επιστήμονες της αποστολής, η παρατήρηση φαινομένων που δεν ήταν δυνατό να παρατηρηθούν με τέτοια λεπτομέρεια στο παρελθόν, αποτελεί ένδειξη για το τεράστιο δυναμικό του Solar Orbiter, που μόλις ολοκλήρωσε την πρώιμη φάση της τεχνολογικής επαλήθευσης γνωστή και ως «θέση σε λειτουργία» (commissioning). 

Το Solar Orbiter είναι μια διαστημική αποστολή διεθνούς συνεργασίας μεταξύ των ESA και NASA. Δεκαεννέα κράτη μέλη της ESA (Αυστρία, Βέλγιο, Γαλλία, Γερμανία, Δανία, Ελβετία, Ελλάδα, Ηνωμένο Βασίλειο, Ιρλανδία, Ισπανία, Ιταλία, Λουξεμβούργο, Νορβηγία, Τσεχία, Ολλανδία, Πολωνία, Πορτογαλία, Σουηδία και Φινλανδία) καθώς και η NASA συνέβαλλαν στο επιστημονικό σκέλος και/ή στην κατασκευή του διαστημοπλοίου. Ο δορυφόρος κατασκευάστηκε υπό την κύρια εργολαβία του Airbus Defence & Space στο Ηνωμένο Βασίλειο.

«Αυτές είναι απλά οι πρώτες φωτογραφίες και μπορούμε ήδη να δούμε ενδιαφέροντα νέα φαινόμενα», δηλώνει ο Daniel Müller, Επιστήμονας Έργου του Solar Orbiter της ESA. «Δεν περιμέναμε τόσο εξαιρετικά αποτελέσματα από την αρχή. Μπορούμε επίσης να διαπιστώσουμε πώς τα δέκα επιστημονικά όργανα αλληλοσυμπληρώνονται, παρέχοντας μια ολιστική εικόνα του Ήλιου και του γύρω περιβάλλοντος».

Το Solar Orbiter, που εκτοξεύτηκε στις 10 Φεβρουαρίου 2020, μεταφέρει έξι όργανα τηλεπισκόπησης ή τηλεσκόπια που φωτογραφίζουν τον Ήλιο και το εγγύς περιβάλλον και τέσσερα in situ όργανα που παρακολουθούν το περιβάλλον γύρω από το διαστημόπλοιο. Συγκρίνοντας τα δεδομένα και από τα δύο σετ οργάνων, οι επιστήμονες θα προσπαθήσουν να κατανοήσουν τη δημιουργία του ηλιακού ανέμου, ενός ρεύματος φορτισμένων σωματιδίων από τον Ηλιο που επηρεάζει ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα.

Η μοναδικότητα της αποστολής Solar Orbiter έγκειται στο γεγονός ότι κανένα άλλο διαστημόπλοιο δεν έχει κατορθώσει να τραβήξει φωτογραφίες από την επιφάνεια του Ήλιου από πιο κοντινή απόσταση.

Πιο κοντινές φωτογραφίες του Ήλιου αποκαλύπτουν νέα φαινόμενα

Οι «φωτιές κατασκήνωσης» που εμφανίζονται στο πρώτο σετ φωτογραφιών ελήφθησαν από το Extreme Ultraviolet Imager (EUI) κατά τη διάρκεια του πρώτου περιήλιου του Solar Orbiter, το κοντινότερο σημείο στον ήλιο από την ελλειπτική τροχιά του διαστημοπλοίου. Εκείνη τη στιγμή, το διαστημόπλοιο βρισκόταν μόλις 77 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τον Ήλιο, σχεδόν στη μισή απόσταση μεταξύ της Γης και του άστρου. 

«Οι "φωτιές κατασκήνωσης" αποτελούν μικρούς συγγενείς των ηλιακών εκλάμψεων που μπορούμε να παρατηρήσουμε από τη Γη, εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές μικρότερες», δηλώνει ο David Berghmans του Βασιλικού Παρατηρητηρίου του Βελγίου (ROB), Κύριος Ερευνητής του οργάνου EUI, που λαμβάνει φωτογραφίες υψηλής ευκρίνειας από τα κατώτερα στρώματα της ηλιακής ατμόσφαιρας, γνωστής και ως ηλιακό στέμμα. «Ο ήλιος ίσως να μοιάζει ήρεμος με πρώτη ματιά, αλλά όταν παρατηρήσει κανείς λεπτομερώς, μπορεί να δει αυτές τις μικροσκοπικές εκλάμψεις οπουδήποτε κι αν κοιτάξει».

Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη εάν οι «φωτιές κατασκήνωσης» είναι απλά μικρές εκδοχές των μεγάλων εκλάμψεων ή εάν υποκινούνται από διαφορετικούς μηχανισμούς. Ωστόσο, υπάρχουν ήδη θεωρίες ότι αυτές οι μικροσκοπικές εκλάμψεις ίσως να συμβάλλουν σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστηριώδη φαινόμενα του Ήλιου, τη θέρμανση του στέμματος.

Ξετυλίγοντας τα μυστήρια του Ήλιου

«Αυτές οι ‘φωτιές κατασκήνωσης’ είναι απολύτως ασήμαντες η καθεμία από μόνη της, όμως συναθροίζοντας την επίδραση όλων στον Ήλιο ίσως αποτελούν την κύρια πηγή θέρμανσης του ηλιακού στέμματος», δηλώνει ο Frédéric Auchère, του Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS), Γαλλία, Αναπληρωτής Κύριος Ερευνητής του EUI. 

Το ηλιακό στέμμα είναι το πιο εξωτερικό στρώμα της ατμόσφαιρας του Ήλιου που εκτείνεται εκατομμύρια χιλιόμετρα μέσα στο διάστημα. Η θερμοκρασία του ανέρχεται σε περισσότερους από ένα εκατομμύριο βαθμούς Κελσίου, δηλαδή τάξεις μεγέθους θερμότερο από την επιφάνεια του Ήλιου, με τη «δροσιά» των 5.500 °C. Μετά από πολλές δεκαετίες μελετών, οι φυσικοί μηχανισμοί που θερμαίνουν το στέμμα εξακολουθούν να μην είναι πλήρως κατανοητοί και η εξερεύνησή τους αποτελεί το ‘ιερό δισκοπότηρο’ της ηλιακής φυσικής.

«Προφανώς είναι ακόμη πολύ νωρίς, ωστόσο ελπίζουμε ότι συνδυάζοντας αυτές τις παρατηρήσεις με μετρήσεις από τα υπόλοιπα όργανα που «αγγίζουν» τον ηλιακό άνεμο καθώς περνά από το διαστημόπλοιο, θα μπορέσουμε εν καιρώ να δώσουμε απαντήσεις σε ορισμένα από αυτά τα μυστήρια», δηλώνει ο Γιάννης Ζουγανέλης, Αναπληρωτής Επιστήμονας Έργου του Solar Orbiter στην ESA.

Βλέποντας την άλλη πλευρά του Ήλιου

Ο Πολωσιµετρικός και Ηλιοσεισμικός Απεικονιστής (PHI) είναι ακόμη ένα όργανο τεχνολογίας αιχμής που διαθέτει το Solar Orbiter. Κάνει μετρήσεις υψηλής ευκρίνειας στις γραμμές μαγνητικού πεδίου της επιφάνειας του Ήλιου. Είναι σχεδιασμένος να παρακολουθεί τις ενεργές περιοχές του Ήλιου, περιοχές με ιδιαίτερα υψηλά μαγνητικά πεδία που μπορούν να προκαλέσουν ηλιακές εκλάμψεις. 

Κατά τη διάρκεια των ηλιακών εκλάμψεων, ο Ήλιος αποδεσμεύει εξάρσεις ενεργειακών σωματιδίων που ενδυναμώνουν τον ηλιακό άνεμο που διαρκώς εκπέμπεται από το αστέρι στο περιβάλλον διάστημα. Αυτά τα σωματίδια που διαδρούν με τη μαγνητόσφαιρα της Γης, μπορούν να προκαλέσουν μαγνητικές καταιγίδες και να διαταράξουν τα δίκτυα τηλεπικοινωνιών και τα επίγεια δίκτυα ενέργειας. 

«Αυτή τη στιγμή, διανύουμε την περίοδο του 11χρονου ηλιακού κύκλου κατά την οποία ο Ήλιος είναι πολύ ήσυχος», δηλώνει ο Sami Solanki, Διευθυντής του Ινστιτούτου Max Planck για το Ηλιακό Σύστημα στο Göttingen, Γερμανία, και Κύριος Ερευνητής του PHI. «Αλλά επειδή το Solar Orbiter βρίσκεται σε διαφορετική γωνία ως προς τον Ήλιο σε σχέση με τη Γη, μπορούμε να δούμε μια ενεργή περιοχή που δεν ήταν δυνατό να παρατηρηθεί από τη Γη. Είναι η πρώτη φορά. Δεν ήμασταν ποτέ σε θέση να μετρήσουμε το μαγνητικό πεδίο στην πίσω πλευρά του Ήλιου». 

Τα µαγνητογράμµατα καταγράφουν το πώς η δύναμη του ηλιακού μαγνητικού πεδίου μεταβάλλεται σε ολόκληρο το εύρος της επιφάνειας του Ήλιου και θα μπορούσαν να συγκριθούν με τις μετρήσεις από τα in situ όργανα. 

«Το όργανο PHI μετρά το μαγνητικό πεδίο στην επιφάνεια, βλέπουμε δομές στο στέμμα του Ήλιου με το EUI, αλλά προσπαθούμε να συνάγουμε και τις γραμμές μαγνητικού πεδίου που μεταφέρονται στον διαπλανητικό χώρο όπου βρίσκεται το Solar Orbiter», δηλώνει ο Jose Carlos del Toro Iniesta, Αναπληρωτής Κύριος Ερευνητής PHI του Instituto de Astrofísica de Andalucía, Ισπανία. 

Πιάνοντας τον ηλιακό άνεμο

Τα τέσσερα in situ όργανα του Solar Orbiter στη συνέχεια χαρακτηρίζουν τις γραμμές μαγνητικού πεδίου και τον ηλιακό άνεμο καθώς περνούν από το διαστημόπλοιο. 

Ο Christopher Owen, του University College London Mullard Space Science Laboratory και κύριος ερευνητής του in situ Αναλυτή Ηλιακού Ανέμου (Solar Wind Analyser - SWA), προσθέτει «Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, μπορούμε να εκτιμήσουμε από ποιο σημείο του Ήλιου έχει προέλθει αυτό το συγκεκριμένο τμήμα του ηλιακού ανέμου και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε το πλήρες σετ οργάνων της αποστολής για να αποκαλύψουμε και να κατανοήσουμε τις φυσικές διεργασίες που εκτυλίσσονται στις διάφορες περιοχές του Ήλιου και οδηγούν στη διαμόρφωση του ηλιακού ανέμου».

«Είμαστε όλοι πραγματικά ενθουσιασμένοι με αυτές τις πρώτες φωτογραφίες – και είναι μόνο η αρχή», προσθέτει ο  Daniel. «Το Solar Orbiter ξεκίνησε το μεγάλο του ταξίδι στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα και θα πλησιάσει πολύ περισσότερο στον Ήλιο σε λιγότερο από δύο χρόνια. Εν τέλει, θα πλησιάσει στα 42 εκατομμύρια χιλιόμετρα, που είναι σχεδόν το ένα τέταρτο της απόστασης μεταξύ Ήλιου και Γης».

«Τα πρώτα δεδομένα επιδεικνύουν ήδη τη δύναμη που κρύβει μια επιτυχημένη συνεργασία μεταξύ διαστημικών οργανισμών και τη χρησιμότητα της ποικιλίας των φωτογραφιών που αποκαλύπτουν ορισμένα από τα μυστήρια του Ήλιου», σχολιάζει η Holly Gilbert, Διευθύντρια του Τμήματος Ηλιοφυσικής επιστήμης στο NASA Goddard Space Flight Center και Επιστήμονας Έργου του Solar Orbiter στη NASA.