ภาพศิลปินของ Parker Solar Probe ของนาซ่ารวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับดวงอาทิตย์
(ภาพ: ©ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins)
ดวงอาทิตย์ กำลังจะเลิกล้มความลับที่ได้รับการปกป้องอย่างใกล้ชิดที่สุด
ผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกมาจากของนาซ่า โพรบ Parker Parker (PSP) ซึ่งบินได้เร็วและใกล้กับดวงอาทิตย์มากกว่าวัตถุอื่น ๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้นในประวัติศาสตร์
ผลตอบแทนจากการเริ่มต้นของ PSP ซึ่งมีรายงานในสี่บทความที่ตีพิมพ์ทางออนไลน์วันนี้ (4 ธันวาคม) ในวารสาร Nature เริ่มยกม่านบนดาวของโลกซึ่งยังคงลึกลับอย่างน่าประหลาดแม้จะเป็นแสงที่สว่างที่สุดในท้องฟ้าของเรา
"เอกสารสี่ฉบับนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อไปสู่ภูมิภาคที่ยังไม่ได้สำรวจของระบบสุริยะ PSP ได้ทำการค้นพบครั้งยิ่งใหญ่แล้ว" Daniel Verscharen นักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์อวกาศ Mullard ของ University College London เขียนไว้ในข่าว " มุมมอง "ชิ้นเดียวในธรรมชาติฉบับเดียวกัน Verscharen ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่ใด ๆ
จูบพระอาทิตย์
PSP เปิดตัวในเดือนสิงหาคม 2018ในภารกิจ 1.5 พันล้านดอลลาร์เพื่อช่วยให้นักวิจัยเข้าใจการทำงานภายในของดวงอาทิตย์ได้ดียิ่งขึ้น
นักวิทยาศาสตร์ภารกิจมีความสนใจเป็นพิเศษในการแก้ไขปริศนาสองอันที่ยาวนาน: กระแสของอนุภาคที่ไหลอย่างต่อเนื่องจากดวงอาทิตย์ที่รู้จักกันในชื่อลมสุริยะนั้นถูกเร่งให้มีความเร็วสูงมากอย่างไร และทำไมบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์หรือโคโรนาจึงเป็น ร้อนกว่าพื้นผิวมาก. (อุณหภูมิโคโรนาสามารถสูงถึง 2 ล้านองศาฟาเรนไฮต์หรือ 1.1 ล้านองศาเซลเซียสพื้นผิวสุริยะนั้นมีอุณหภูมิพอเหมาะเมื่อเปรียบเทียบที่ 11,000 F หรือ 6,000 องศาเซลเซียส)
PSP กำลังแก้ปัญหาคำถามเหล่านี้โดยการต่อยอย่างโจ่งแจ้ง โคโรนา ตัวเอง ทุกๆห้าเดือนหรือประมาณนั้นโพรบจะซูมผ่านบรรยากาศที่ร้อนจัดของดวงอาทิตย์ทำให้มองใกล้ดาวฤกษ์ของเราอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน
วิธีการที่ใกล้เคียงที่สุดเหล่านี้หรือข้อความที่เกิดจากดวงอาทิตย์ที่สุดได้ยึด PSP ภายในระยะ 15 ล้านไมล์ (24 ล้านกิโลเมตร) ของพื้นผิวดวงอาทิตย์จนถึงปัจจุบัน ก่อนที่จะปฏิบัติภารกิจนี้ยานสำรวจที่ใกล้ที่สุดที่เคยได้รับไปยังดวงอาทิตย์คือ 26.55 ล้านไมล์ (42.73 ล้านกิโลเมตร) ซึ่งเป็นงานที่ดึงออกมาในปี 1976 โดยยาน Helios 2 ซึ่งเป็นความพยายามร่วมกันของสหรัฐอเมริกาและอดีตเยอรมนีตะวันตก
Helios 2 ยังสร้างสถิติสำหรับความเร็วที่เร็วที่สุดเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ที่ 153,454 ไมล์ต่อชั่วโมง (246,960 km / h) เครื่องหมายนี้ถูกทำลายโดยยานอวกาศจูโนจูปิเตอร์ของนาซ่าซึ่งมีความเร็วถึง 165,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (265,000 กม. / ชม.) ในระหว่างที่เดินทางถึงดาวก๊าซยักษ์ใหญ่ในเดือนกรกฎาคม 2559 แต่ตอนนี้ PSP กลายเป็นราชาแห่งความเร็วแล้ว 6, 2018 แรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของดวงอาทิตย์เร่ง PSP ให้เป็น ความเร็วสูงสุด 213,243 ไมล์ต่อชั่วโมง (343,181 km / h)
แน่นอนว่าในสภาพโคโรนานั้นสุดขีดดังนั้น PSP จึงติดตั้งเกราะหนัก: เกราะคอมโพสิตคาร์บอนหนา 4.5 นิ้ว (11.4 ซม.) ซึ่งช่วยปกป้องงานฝีมือและเครื่องมือวิทยาศาสตร์ทั้งสี่จากความร้อนสูงและ การแผ่รังสี
เครื่องมือเหล่านั้นคือการทดลองภาคสนาม (Fields Experiment) ซึ่งเป็นการวัดสนามไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กและคลื่น การตรวจสอบวิทยาศาสตร์แบบบูรณาการของดวงอาทิตย์ (ISoIS) ซึ่งเป็นลักษณะของอิเล็กตรอนโปรตอนและไอออนหนักที่ถูกเร่งให้มีความเร็วสูงในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ขึ้นไป อิมเมจ Wide-field สำหรับ Solar Probe (WISPR) ชุดของกล้องโทรทรรศน์ที่ถ่ายภาพโคโรนาและบริเวณโดยรอบ และการตรวจสอบอิเล็กตรอนลมสุริยะ Alphas and Protons (SWEAP) ซึ่งกำลังศึกษาองค์ประกอบที่มีมากที่สุดใน ลมสุริยะ (อิเล็กตรอนโปรตอนและฮีเลียมไอออน)
เอกสารใหม่สี่ฉบับรายงานสิ่งที่เครื่องมือเหล่านี้สังเกตได้ในช่วงการเปิดรอบดวงอาทิตย์สองครั้งแรกของ PSP ซึ่งเกิดขึ้นในเดือนพฤศจิกายน 2018 และเมษายน 2019
ติดตามลมสุริยะ "ช้า" ไปยังแหล่งกำเนิด
หนึ่งในการศึกษาตัวอย่างเช่นพบว่า Fields เริ่มได้รับสินค้าจากลมสุริยะ "ช้า" ซึ่งเป็นส่วนประกอบของกระแสที่ไม่เกินกว่า 1.1 ล้านไมล์ต่อชั่วโมง (1.8 ล้าน km / h) "ช้า" เป็นคำที่เกี่ยวข้องที่นี่ ลมสุริยะที่ "เร็ว" นั้นบีบตัวไปตามความเร็วนั้นสองเท่า
นักวิทยาศาสตร์รู้อยู่แล้วว่าลมสุริยะนั้นกำเนิดขึ้นใน "ช่อง" ขนาดใหญ่ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศที่ค่อนข้างเย็นกว่าและบางกว่าปกติ - ใกล้กับขั้วของดวงอาทิตย์ และข้อมูลจากทุ่งแสดงให้เห็นว่าลมช้ามาจากหลุมโคโรนาเช่นกัน แต่จากที่เล็กกว่าใกล้กับเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์
เขตข้อมูลยังพบการพลิกกลับที่น่าประหลาดใจในสนามแม่เหล็กสุริยะที่ไหลผ่านยานอวกาศ: บางครั้งสนามพลิกการวางแนว 180 องศาจากนั้นภายในไม่กี่วินาทีหรือนาทีก็พลิกกลับมาอีกครั้ง
“ การสลับกลับเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับเจ็ตพลาสมาบางชนิด” Stuart Bale หัวหน้านักวิจัยและผู้วิจัยหลักของ Fields ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์กล่าวในการแถลง "ความรู้สึกของฉันเองก็คือสวิตช์หรือเจ็ตส์เหล่านี้เป็นศูนย์กลางของปัญหาความร้อนจากลมสุริยะ"
ข้อมูลจาก SWEAPในขณะเดียวกันแสดงให้เห็นว่าการพลิกกลับดังกล่าวเป็น "การเดินทางโค้งรูปตัว S ในแนวสนามที่มาจากดวงอาทิตย์" ตามที่ Verscharen วางไว้และการหมุนจะเพิ่มความเร็วของลมสุริยะ
ผลการวิจัยจาก ISoIS ช่วยเนื้อออกภาพที่เกิดขึ้นใหม่นี้ ข้อมูลของอุปกรณ์แสดงให้เห็นว่ามันต้องใช้อนุภาคพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีพลังนานกว่าที่คาดไว้ก่อนหน้าถึง PSP ซึ่งอาจเป็นเพราะพวกมันเดินทางไปตามเส้นสนามรูปตัว S ที่น่าประหลาดใจ
ISoIS ยังตรวจพบการระเบิดของอนุภาคหลายครั้งซึ่งไม่น่าทึ่งพอที่จะสังเกตได้จากเครื่องมือบนโลกนี้
“ มันน่าทึ่ง - แม้ในสภาวะต่ำสุดของแสงอาทิตย์ดวงอาทิตย์ก็ยังสร้างเหตุการณ์อนุภาคเล็ก ๆ ที่มีพลังมากกว่าที่เราเคยคิดไว้” David McComas จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันนักวิจัยหลักของ ISoIS และผู้เขียนนำการศึกษาใหม่คนหนึ่งกล่าว (กิจกรรมโซลาร์แว็กซ์และวัฏจักรในรอบ 11 ปีและดาวของเราอยู่ในช่วงที่ไม่ได้ใช้งาน)
"การตรวจวัดเหล่านี้จะช่วยให้เราคลายแหล่งกำเนิดการเร่งความเร็วและการขนส่งอนุภาคพลังงานแสงอาทิตย์และในที่สุดก็จะช่วยปกป้องดาวเทียมและอวกาศในอนาคตได้ดียิ่งขึ้น" McComas กล่าว
และ WISPR กำลังให้ภาพที่ชัดเจนแก่นักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับดวงอาทิตย์โคโรนาและบริเวณที่ซับซ้อนซึ่งกำลังรุมล้อมรอบดาวฤกษ์ของเราในทันที ภาพของ WISPR ช่วยให้ข้อมูลที่เก็บรวบรวมโดยเครื่องมืออื่น ๆ เข้าสู่บริบทที่เหมาะสมและให้ความเข้าใจอย่างถ่องแท้ในสิทธิของตนเอง
ตัวอย่างเช่น การศึกษาใหม่ที่สี่ รายงานภาพถ่าย WISPR แสดงหลักฐานบางประการเกี่ยวกับเขตปลอดฝุ่นใกล้ดวงอาทิตย์ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้ว แต่ยังไม่ถูกตรวจพบโดยตรง ภาพรายละเอียดจาก PSP ยังแสดงการแปรผันของอวกาศในลมสุริยะที่สอดคล้องกับการแปรผันของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์บนพื้นผิวและเผยให้เห็นพลาสมาขนาดเล็กที่ถูกขับออกจากดวงอาทิตย์และเป็นส่วนหนึ่งของลมสุริยะอายุน้อย "Verscharen เขียน
ที่ดีที่สุดคือยังมาไม่ถึง
คำตอบลมสุริยะเป็นบางส่วนในขณะนี้และก็ยังไม่ชัดเจนว่าโคโรนาถูกทำให้ร้อนอย่างมาก (แม้ว่าผลลัพธ์ใหม่ให้เบาะแสที่น่าสนใจ) แต่ทีม PSP มีเวลาเหลือเฟือที่จะเติมเต็มช่องว่างสำหรับผลลัพธ์ที่เผยแพร่ใหม่เหล่านี้เป็นเพียงการเริ่มต้น ยานอวกาศได้รับการออกแบบมาเพื่อศึกษาดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องจนถึงปี 2568 และทางเดินของดวงอาทิตย์ที่ใกล้ที่สุดจะทำให้การเข้ามาใกล้ยิ่งขึ้นด้วยวิถีการบินแกะสลักของวิถี ดาวศุกร์.
ยกตัวอย่างวงโคจรวิทยาศาสตร์ขั้นสุดท้ายของ PSP จะใช้เวลาเพียง 3.83 ล้านไมล์ (6.16 ล้านกม.) บนพื้นผิวดวงอาทิตย์และมีความเร็วสูงสุดประมาณ 430,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (690,000 กม. / ชม.)
และแนวทางในอนาคตอันใกล้นี้จะเกิดขึ้นบ่อยครั้งเนื่องจากเส้นทางของ PSP รอบดวงอาทิตย์จะหดตัวลง ระยะเวลาการโคจรของโพรบปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 150 วันโลก แต่จะ 88 วันเมื่อสิ้นสุดภารกิจ
ความยาวของภารกิจนั้นจะช่วยให้ทีม PSP ศึกษาดวงอาทิตย์ในระยะต่าง ๆ ของวงจรกิจกรรม 11 ปี ยานอวกาศที่กำลังจูบควรรวบรวมข้อมูลที่น่าสนใจจำนวนมากซึ่งทำให้นักวิจัยไม่ว่างเป็นเวลานาน
"คาดว่าข้อมูล PSP จะเป็นแนวทางให้เราเข้าใจเกี่ยวกับดวงอาทิตย์และลมสุริยะเป็นเวลาหลายปี" Verscharen เขียน "โมเดลและทฤษฎีใหม่จะได้รับแรงบันดาลใจจากการค้นพบของยานอวกาศและความรู้นี้จะสามารถถ่ายโอนไปยังดาวดวงอื่นและพลาสมาฟิสิกส์ทั่วทั้งจักรวาล"
- นี่คือสิ่งที่โลกดูเหมือนว่าเมื่อคุณกำลังมุ่งหน้าไปยังดวงอาทิตย์
- Solar Quiz: คุณรู้จักดวงอาทิตย์ของเราได้ดีแค่ไหน?
- เปิดตัวรูปถ่าย! Probe Parker Solar Probe ของ Blasts Off เพื่อสัมผัสดวงอาทิตย์
เรื่องนี้ได้รับการอัปเดตเมื่อเวลา 14.00 น. EST จะรวมคำสั่งจาก David McComas
หนังสือของ Mike Wall เกี่ยวกับการค้นหาชีวิตมนุษย์ต่างดาว "ข้างนอกนั้น"(Grand Central Publishing, 2018; ฉบับนี้สามารถ Karl Tate) กำลังออกแล้ว ติดตามเขาบน Twitter @michaeldwall. ติดตามเราบน Twitter @Spacedotcom หรือ Facebook.
