Google

Translate blog

onsdag 21 september 2022

Ursprunget till magnetiska switchbacks i solvinden löst

 


Då de tysk-amerikanska rymdfarkosterna Helios 1 och Helios 2 under 1970-talet flög nära solen registrerade båda sonderna plötsliga och oväntade omkastningar av solens magnetfält. Dessa omkastningar var alltid plötsliga och alltid tillfälliga och varade från några sekunder till ett antal timmar innan magnetfältet bytte tillbaka till sin ursprungliga riktning.

Dessa magnetiska omkastningar undersöktes men då på mycket större avstånd från solen av rymdfarkosten Ulysses i slutet av 1990-talet. Istället för en tredjedel av jordens omloppsradie från solen, där Helios-uppdragen befann sig som närmast till solen opererade Ulysses mestadels bortom jordens omloppsbana. 

Antalet av som det som snart skulle kallas magnetiska switchbacks upptäcktes dramatiskt fler i  antal då solen undersöktes av NASA: s Parker Solar Probe 2018. Detta indikerade att de plötsliga magnetfältförändringarna är fler nära solen än längre bort från denna och ledde till förslaget att de orsakades av S-formade störningar i magnetfältet. Detta förbryllande beteende gav fenomenet namnet switchbacks. Ett antal idéer föreslogs också om hur dessa skulle bildas. Magnetiska switchbacks innebär om vi haft samma fenomen på Jorden (min anm) att den magnetiska nordpolen bytta plats med den magnetiska sydpolen lite då och då.

Den 25 mars 2022 befann sig  Solar Orbiter inom planeten Merkurius omloppsbana - och dess Metis-instrument samlade in data. Meti -instrumenet blockerar skenet från solens yta och tog bilder av solens yttre atmosfär. Den så kallade koronan. Partiklarna i koronan är elektriskt laddade och följer solens magnetfältslinjer ut i rymden. De elektriskt laddade partiklarna kallas plasma. Runt 20:39 UT samma dag spelade Meti in en bild av solkoronan som visade en förvrängd S-formad kink (störning) i koronaplasmat. För Daniele Telloni vid National Institute for Astrophysics - Astrophysical Observatory of Torino, Italien, såg det misstänkt likt ut som en solbrytare. 

När han jämförde Meti-bilden, som hade tagits i synligt ljus, med en samtidigt tagen bild av Solar Orbiters Extreme Ultraviolet Imager (EUI) –instrument upptäckte han att magnetfältets byte ägde rum ovanför en aktiv region  av solen katalogiserad som AR 12972. Aktiva regioner är förknippade med solfläckar och magnetisk aktivitet. Ytterligare analys av Meti-data visade att plasmarörligheten ovan denna region var mycket långsam vilket kan förväntas i en aktiv region som ännu inte har släppt ut sin lagrade energi.

Daniele ansåg omedelbart att detta liknade den genererande mekanism för switchbacks som föreslagits av professor Gary Zank, University of Alabama i Huntsville, USA. En där Zank beskriver hur olika magnetiska regioner nära solens yta interagerar med varandra. Nära solen, och särskilt över aktiva regioner finns öppna och slutna magnetfältlinjer. De slutna linjerna är loopar av magnetism som böjer sig upp i solatmosfären för att sedan åter böja sig runt denna och försvinna tillbaks ner i solen igen. Öppna fältlinjer är omvända. De kommer från solen och ansluter till solsystemets interplanetära magnetfält. De är de så kallade magnetiska motorvägar längs vilken plasman kan flöda fritt och ger upphov till solvinden.

Daniele och Gary visade att switchbacks sker när det finns en interaktion mellan en region med öppna fältlinjer och en region med slutna fältlinjer. När fältlinjerna åter trängs samman kan de återansluta till mer stabila konfigurationer. Detta ger energi i form av en S-formad störning som far ut i rymden, vilken en förbipasserande rymdfarkost skulle registerna som en switchback.

" Det här är  den typ av resultat vi hoppades få med Solar Orbiter", säger Daniel Müller, ESA Project Scientist för Solar Orbiter. "För varje bana får vi mer data från vår svit av tillsammans tio instrument. Baserat på resultat som dessa kommer vi att finjustera de observationer som planeras för Solar Orbiters vid nästa solmöte för att förstå mer om hur solen ansluter till den bredare magnetiska miljön i solsystemet. Detta var Solar Orbiters allra första nära passage till solen, så vi förväntar oss att många fler spännande resultat kommer.

Solar Orbiters nästa nära passage av solen - återigen inom Merkurius omloppsbana sker på ett avstånd av 0,29 gånger avståndet mellan jorden och solen kommer att äga rum den 13 oktober.

Bild pxhere.com