Det har gått 124 dager siden Parker Solar Probe ble lansert, og flere uker siden den gjorde den nærmeste tilnærmingen noen romfartøy noensinne har gjort en stjerne. Nå får forskere hendene på dataene fra den nære tilnærmingen. Fire forskere på det nylige møtet i American Geophysical Union i Washington, D.C., delte hva de håper de kan lære av sonden. De håper at data fra Parker Solar Probe vil hjelpe dem å svare på flere tiår gamle spørsmål om Solen, dens korona og solvinden.
Forskere som studerer solen, har ventet på dette lenge, og ventingen har vært verdt det.
«Heliofysikere har ventet mer enn 60 år på at et oppdrag som dette skal være mulig. Solarmysteriene vi ønsker å løse venter i koronaen. ” - Nicola Fox, direktør for Heliofysikkdivisjonen ved hovedkvarteret i NASA.
Spenningen er rundt PSPs første solopplevelsesfase. Fra 31. oktober til 11. november 2018 fullførte Parker Solar Probe den første solopplevelsesfasen, og satte fart gjennom Solens ytre atmosfære - koronaen - og samlet inn enestående data med fire suiter med banebrytende instrumenter. PSP går i bane rundt Solen 24 ganger i 24 solfasefaser. Under oppdraget vil sonden bruke 7 Venus tyngdekraftsassistente fluebys for å inkrementalt krympe bane rundt sola.
Hver solmøtefase oppstår når sonden er innenfor 0,25 AU for solen, og i løpet av disse tider vil vitenskapelige instrumenter samle inn data. Sonden vil bli utsatt for ekstrem varme og stråling i løpet av den tiden, og kan ikke kommunisere. Bare når den går ut av hver fase, kan den sende dataene tilbake til jorden for at heliofysikere kan tenke over.
"Parker Solar Probe gir oss målingene som er viktige for å forstå solfenomener som har undret oss i flere tiår." - Nour Raouafi, PSP-prosjektforsker, JHU / APL.
Den første solopplevelsesfasen er fullført, og selv om oppdraget har mye arbeid ennå, delte Parker-forskere noe av det de håper å lære av oppdraget ved American Geophysical Union i Washington DC.
Da PSP-oppdraget ble designet, ønsket forskere å ta opp tre viktige spørsmål angående heliofysikk:
- Hvordan blir solens ytre atmosfære, koronaen, oppvarmet til temperaturer som er omtrent 300 ganger høyere enn den synlige overflaten nedenfor?
- Hvordan akselereres solvinden så raskt til de høye hastighetene vi observerer?
- Hvordan raketter noen av solens mest energiske partikler bort fra solen med mer enn halvparten av lysets hastighet?
“Parker Solar Probe gir oss målingene som er viktige for å forstå solfenomener som har undret oss i flere tiår,” sa Nour Raouafi, forsker fra Parker Solar Probe, ved Johns Hopkins University Applied Physics Lab i Laurel, Maryland. "For å lukke koblingen, er det nødvendig med lokal prøvetaking av solcorona og den unge solvinden, og Parker Solar Probe gjør nettopp det."
Ingen romskip har noen gang vært så nær solen som PSP har gjort, så forskere vet ikke helt hva de kan forvente av dataene. De vet hva de håper å lære, men kan ikke være sikre.
"Vi vet ikke hva vi kan forvente så nær sola før vi får dataene, og vi vil sannsynligvis se noen nye fenomener," sa Raouafi. "Parker er et letemisjon - potensialet for nye funn er stort."
Rapporter fra PSP antyder at den første vitenskapsfasen fanget kvalitetsdata. Det er delvis på grunn av innflyging av Venus, da sonden kunne ta noen målinger av planeten og bekrefte at instrumentene fungerte. Noen data fra vitenskapsfase én er lastet ned, men heliofysikere må vente på å få tak i alt det. På grunn av utfordringene i oppdragsprofilen, vil noen av vitenskapsdataene fra dette møtet ikke kobles sammen før etter oppdragets andre solmøte i april 2019.
Parker Solar Probe er ikke det eneste romfartøyet som studerer solen. Andre farkoster inkluderer SOHO (Solar Heliospheric Observatory), SDO (Solar Dynamics Observatory) og STEREO-A (Solar and Terrestrial Relations Observatory Ahead) romfartøy. Men ingen av disse tre har kommet like nær solen som PSP, selv om de gjør sin egen vitenskap.
"Parker Solar Probe skal til en region vi aldri har besøkt før," sa Terry Kucera, solfysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Imens kan vi på avstand observere solens korona, som driver det komplekse miljøet rundt Parker Solar Probe."
Gifen nedenfor viser faktiske data fra NASAs Solar and Terrestrial Relations Observatory Ahead (STEREO-A) romfartøy, sammen med plasseringen av Parker Solar Probe når den flyr gjennom Solens ytre atmosfære i løpet av sin første solmøtefase i november 2018. Disse bildene gir nøkkelkontekst for å forstå Parker Solar Probes observasjoner. (Bildekreditt: NASA / STEREO)
Hvert romfartøy som studerer solen gir en annen kontekst og synspunkt for hva de andre ser. PSP vil reise til innen 0,25 AU, mens STEREO går i bane rundt solen omtrent 1 AU. SDO er i en geosynkron jordbane, og SOHO befinner seg i en halobane rundt Sun – Earth LaGrange 1 punkt.
"STEREO-oppdraget handler om å observere heliosfæren fra forskjellige steder, og Parker er en del av det - å gjøre målinger fra et perspektiv vi aldri har hatt før," sa Kucera.
Vitenskap er inkrementell, og forskere med PSP vil påpeke at trinnvis forbedring av modeller for hvordan solen fungerer er en del av PSPs jobb, selv om vi ikke får praktiske svar på spørsmålene våre.
Modeller er en god måte å teste teorier om den underliggende fysikken til Sola på. Ved å lage en simulering som er avhengig av en viss mekanisme for å forklare koronal oppvarming - for eksempel en viss type plasmabølge kalt en Alfvén-bølge - kan forskere sjekke modellens prediksjon mot faktiske data fra Parker Solar Probe for å se om de stiller opp. Hvis de gjør det, betyr det at den underliggende teorien kan være det som faktisk skjer. Hvis de ikke gjør det, er det tilbake til tegnebrettet.
"Vi har hatt mye suksess med å forutsi strukturen til solkoronaen under totale solformørkelser," sa Riley. "Parker Solar Probe vil gi enestående målinger som ytterligere vil begrense modellene og teorien som er innebygd i dem."
Den rekordstore hastigheten til PSP er avgjørende for arbeidet.
Sola roterer omtrent hver 27. dag når vi ser den fra Jorden, og solkonstruksjonene som driver mye av dens aktivitet beveger seg sammen med den. Det skaper et problem for forskere, fordi de ikke kan være sikre på om variabiliteten de ser blir drevet av faktiske endringer i regionen som produserer aktiviteten - tidsmessig variasjon - eller er forårsaket av ganske enkelt å motta solmateriale fra en ny kildestregion - romlig variasjon . PSPs hastighet betyr at den kan overstige problemet.
Gifen nedenfor er fra en modell som viser hvordan solvinden strømmer ut fra solen, med perspektivet til Parker Solar Probes WISPR-instrument lagt.
Kreditter: Predictive Science Inc.
På visse punkter reiser Parker Solar Probe raskt nok til nesten nøyaktig å matche solens rotasjonshastighet, noe som betyr at Parker "svever" over ett område av solen i en kort periode. Forskere kan være sikre på at endringer i data i løpet av denne perioden er forårsaket av faktiske endringer i solen, snarere enn solens rotasjon.
Parker Solar Probe er en del av NASAs Living with a Star-program for å utforske aspekter av Sun-Earth-systemet som direkte påvirker livet og samfunnet.
- NASAs pressemelding: Forbereder seg på oppdagelse med NASAs Parker Solar Probe
- NASA: AGU 2018 - Forventet data og vitenskapelig funn fra NASAs Parker Solar Probe
- NASAs pressemelding: Parker Solar Probe rapporterer god status etter nær soltilnærming
- NASAs pressemelding: Parker Solar Probe Breaks Record, blir nærmest romfartøy til solen
- NASA: Parker Solar Probe
- NASA Living With a Star-programmet
