Какие открытия нас ждут

Солнечный зонд «Паркер», запущенный еще в 2018 году в рамках миссии по изучению Солнца путем непосредственного контакта с его атмосферой, впервые преодолел границу солнечной короны. Это позволило получить беспрецедентные снимки солнечных частиц и корональных структур. Так открывается новая глава в области изучения гигантской звезды и понимания того, как была сформирована Солнечная система.

Солнечный зонд «Паркер» был запущен еще в августе 2018 года. Космический аппарат оснащен четырьмя наборами научных инструментов для сбора данных о плазме и частицах солнечного ветра, магнитных полях, корональных структурах и солнечном радиоизлучении.

Перед зондом стояла задача «прикоснуться к Солнцу», при этом основное внимание уделялось изучению солнечного ветра. Последний представляет собой потоки субатомных частиц, которые образуются в атмосфере Солнца и выбрасываются наружу во всех направлениях. Солнечный ветер влияет на магнитосферу Земли и порождает такие явления, как полярные сияния и магнитные бури.

Художественная концепция солнечного зонда «Паркер» на фоне Солнца. Изображение: NASA

Солнечный ветер изучается уже на протяжении десятилетий, и благодаря зонду ученые надеялись больше узнать о том, как энергия и тепло проходят через атмосферу Солнца. В этой зоне скорость ветра увеличивается с дозвуковой до сверхзвуковой, и лучшее понимание особенностей этого процесса может дать ключ к разгадке того, как развивалась жизнь на Земле и как возникли другие звезды во Вселенной.

Снимок, на котором запечатлен солнечный ветер во время первого сближения зонда «Паркер» с Солнцем в ноябре 2018 года. Изображение: NASA/ Naval Research Laboratory

На пути к Солнцу зонд «Паркер» установил ряд рекордов. Так, он стал самым быстрым из когда-либо созданных объектов, достигнув скорости 586 864 км/ч. Это произошло во время его десятого облета вокруг Солнца 21 ноября. Всего таких облетов должно быть 24.  Они происходят по орбитам, которые каждый раз все больше приближают его к Солнцу. Все облеты зонд должен произвести за свою семилетнюю миссию, что в конечном итоге приблизит его к поверхности Солнца примерно на 6,1 млн км. Для сравнения: средняя удаленность нашей планеты от Солнца составляет 149,6 млн км.

По мере того, как солнечный зонд «Паркер» приближается к Солнцу, он делает новые открытия. Здесь показана вся хронология миссии космического аппарата. Изображение: NASA's Goddard Space Flight Center/ Mary P. Hrybyk-Keith

Данные, собранные во время восьмого из этих облетов еще в апреле на высоте около 13 млн км над поверхностью Солнца, выявили, что «Паркер» в это время впервые пересек атмосферу Солнца. Диффузная граница, где заканчивается атмосфера и начинаются солнечные ветры, известна как критическая поверхность Альвена, и до сих пор ученые не знали, где именно она находится. Данные с зонда показали, что она расположена где-то между 6,9 и 13,8 млн км над поверхностью Солнца.

Сейчас зонд определяет условия в короне — самом верхнем слое солнечной атмосферы, структура которой определяется магнитными полями.

Сейчас «Паркер» находится на 10 орбите из 24 запланированных. Изображение: NASA/ Johns Hopkins APL

Данные с зонда также показали, что критическая поверхность Альвена характеризуется выступами и впадинами, как и предсказывали некоторые ученые. Теперь, если получится выявить, как эти неровности соотносятся с солнечной активностью, исходящей от поверхности, то можно лучше понять, как эта активность влияет на атмосферу и солнечные ветры.

Зонд также обнаружил так называемые корональные стримеры, представляющие собой массивные структуры, которые можно увидеть с Земли во время солнечных затмений. Пребывание зонда внутри стримера описывается учеными миссии как нахождение в эпицентре бури, но с более спокойными условиями и более медленными потоками частиц, сформированными магнитными полями.

Когда солнечный зонд «Паркер»  прошел через корону, он пролетел через структуры, называемые корональными стримерами. На фото эти структуры можно увидеть как яркие детали, движущиеся вверх (изображения сверху), и с наклоном вниз (в нижнем ряду). Такие снимки удалось сделать, потому что зонд пролетел над и под стримерами внутри короны. До сих пор их было видно только издалека с Земли во время полных солнечных затмений. Изображение: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory

Другие важные результаты, полученные благодаря сближению зонда с Солнцем, касаются зигзагообразных структур в солнечном ветре, называемых «обратными переключениями». Ученые-солнечники знают об этом явлении уже несколько лет: это кратковременный переворот полярности магнитного поля почти на 180 градусов на короткий период времени. Солнечный зонд «Паркер» обнаружил эти «обратные переключения», которые, по всей видимости, более многочисленны, чем предполагалось, и находятся ближе к Солнцу, чем считали ученые.

Художественное изображение входа солнечного зонда «Паркер» в атмосферу Солнца. Изображение: NASA/Joy Ng

До сих пор неизвестно, где они образовались, но последняя информация, полученная с помощью зонда, говорит, что точкой их происхождения можно считать фотосферу Солнца.

Также ученые обнаружили, что «обратные переключения» разбиты на участки и их структура совпадает с магнитными воронками в основании короны. Эти магнитные воронки могут быть одним из источников солнечного ветра, особенно его быстро движущихся форм.

В январе космический солнечный зонд «Паркер» передаст на Землю научные данные, в основном касающиеся свойств и структуры солнечного ветра, а также пылевой среды около Солнца. Также ученые планируют больше узнать о том, как формируются «обратные переключения», как именно корона нагревается до температуры более миллиона градусов и почему она горячее, чем поверхность Солнца под ней. Эти данные помогут лучше понять эволюцию Солнца и подробнее изучить его влияние на всю Солнечную систему.