Чому зовнішня атмосфера Сонця набагато гарячіша, ніж його поверхня? Що лежить в основі одинадцятирічних циклів сонячної магнітної активності? Як у космосі поширюється сонячний вітер? Вчені сподіваються відповісти на ці фундаментальні запитання вже протягом наступного десятиліття. А все завдяки кільком новим місіям, які зможуть дослідити наше світило набагато точніше, ніж будь-коли раніше. З дебютом двох космічних зондів та наземної сонячної обсерваторія дослідження нашої зорі можуть досягнути нових висот.
Найдетальніше фото поверхні Сонця зблизька, зроблене за допомогою Сонячного телескопа ім. Даніеля К. Іноуї (DKIST) на Гаваях. Зерноподібні структури — це бульбашки гарячого газу розміром з Техас, які вирують на поверхні нашої зорі.
Один зонд уже покинув Землю — це НАСА Parker, який злетів у небо 12 серпня 2018 року. Parker повинен наблизитися до Сонця на відстань, що становить лиш 4% астрономічної одиниці (відстані від Землі до Сонця). Інший космічний апарат — Solar Orbiter, яки розробило Європейське космічне агентство (ЄКА), стартує з мису Канаверал саме сьогодні, 7 лютого. Хоча Solar Orbiter не наближатиметься до Сонця ближче, ніж 0,28 а. о., він повинен зробити найдетальніші знімки нашого Сонця за всю історію спостережень, в тім числі його полюсів. Кілька днів тому вчені опублікували вражаючі фото нашого світила, які зробили за допомогою Cонячного телескопа ім. Деніеля К. Іноуї (DKIST) на о. Мауї (Гаваї).
“Ці місії відкривають цілковито нову еру в дослідженні Сонця. Неймовірно хвилююче бути сонячним фізиком саме у цей час. — стверджує Томас Ріммель, астроном Національної сонячної обсерваторії. — Вже на перших знімках DKIST ви можете розгледіти такі деталі, яких ніхто раніше не бачив. І це лише початок”.
П’ять інструментів DKIST повинні фотографувати Сонце та досліджувати його магнітне поле. Вчені сподіваються використати ці дані, щоби нарешті відповісти на тривалу загадку, чому сонячна корона — галоподібна зовнішня атмосфера Сонця — на кілька мільйонів градусів гарячіша, ніж його поверхня. Дані від DKIST також допоможуть дослідити магнітні поля великих структур, що здіймаються, наче дуги, з поверхні Сонця — так званих корональних петель.
DKIST доповнюватимуть уже згадані зонди Parker та Solar Orbiter. Регулярно кружляючи близько до Сонця з неймовірною швидкістю понад 700,000 км/год, Parker вимірюватиме первісний матеріал, який наше світило викидає в космічний простір. “Космічний зонд Parker вже зараз вказує на ознаки сонячного вітру та плазми в сонячній короні, яких попередні місії ніколи не помічали”, — каже Ноур Раунафі, проєктний науковець місії з лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса.
Тим часом Solar Orbiter матиме можливість робити знімки Сонця з дуже вигідної позиції, якої бракує Parker’у. З-під титанового захисного покриття космічного апарата виглядають камери, які повинні зробити дуже детальні знімки нашої зорі. Вчених, однак, цікавлять не просто красиві неймовірні фото, а й важливі здогадки про наше світило, зокрема те, як відбуваються так звані корональні викиди маси — сонячна “погода”. “Найбільша проблема з цією ‘погодою’ в тому, що ми можемо прогнозувати її щонайбільше на дванадцять годин, — каже Стефані Ярдл, сонячний фізики з Університету святого Андрія в Шотландії. — Якщо ми знатимемо більше про еволюцію магнітного поля Сонця та сонячної атмосфери, ми зможемо отримати деякі здогадки про те, як ці викиди формуються. Поки їх дуже важко передбачити”.
Solar Orbiter має ще один козир у рукаві. Завдяки кільком прольотам біля Венери він використає гравітацію цієї планети, щоб поступово збільшити кут нахилу своєї орбіти до 33 градусів понад площиною планет. Це дозволить йому обертатися довкола Сонця по дуже крутій орбіті й зробити фото його полюсів. “Ми сподіваємося спостерегти, як магнітне поле на поверхні Сонця мігрує до його полюсів. Це ефект зумовлює ‘перевертання’ сонячних полюсів що одинадцять років”, — додає Ярдлі.
Сьогодні за Сонцем спостерігає ціла низка космічних місій, але жодна з них не має таких можливостей, як Parker та Solar Orbiter. Чимало з того, що вчені довідалися про Сонце за минулі роки, ми знаємо завдяки Сонячній та геліосферній обсерваторії (SOHO), яка була запущена ще у 1995 році й досі працює. А космічний зонд ЄКА Ulysses використав гравітаційне прискорення від Юпітера, щоб пролетіти над полюсами Сонця наприкінці 1990-х — на початку 2000-х. Але Ulysses не мав на борту фотоапаратури, тож не зафіксував, як вони виглядають.
За словами Раунафі, разом ці місії відкривають нову еру у спостереженні за Сонцем. “Вони цілком можуть задати орієнтири для подальших сонячних та геліосферних досліджень на багато років наперед”, — каже він. А астроном з Технологічного інституту Нью-Джерсі Ґреґорі Фляйшман сподіваються, що в майбутньому ці місії зможуть надихнути навіть ще більші проєкти. Фляйшман входить до команди, яка шукає фінансування для нового великого сонячного радіотескопа після того, як він за допомогою скромнішого масиву дослідив кілька магнітних вивержень на Сонці. “Золота ера дослідження Сонця настане тоді, коли ви зможете проводити спостереження у всіх діапазонах хвилі. Один із них цілком відсутній, а саме радіохвилі. Утім, цей діапазон унікальний, адже це єдине вікно, крізь яке ми можемо дивитися на корональні магнітні поля”.
Для фізиків, які присвятили життя дослідженню нашого Сонця, досі не було кращого часу, щоб розгадати його секрети. Очікують, що Parker працюватиме до 2025 року, Solar Orbiter – до 2030-го, а DKIST, можливо, працюватиме багато десятиліть поспіль. “Ми сподіваємося, що всі три місії дозволять нам відповісти на чимало тих запитань, які у сонячній фізиці поки не мають відповіді”, — резюмує Ярдлі.
Home Star Stunner: Best Ever Images Of Solar Surface Herald New Era
Scientific American, 29/01/2020
Зреферував Є. Л.
07.02.2020