Solar Orbiter publica una gran quantitat de resultats científics de la seva fase de creuer

Observacions forenses de la superfície solar, mesures d’un esclat gegant de partícules energètiques i una trobada amb la cua d’un cometa són només alguns dels aspectes més destacats dels més de cinquanta articles que inclouen un número especial de Astronomia i Astrofísica i es presenta avui a l’any Reunió de l’AGU.

“Els resultats publicats avui demostren la varietat de ciències solars que la missió està fent possible i indiquen la riquesa de dades que ara retornen a la Terra”, diu Yannis Zouganelis, científic adjunt del projecte de l’ESA per Solar Orbiter.

La fase de creuer de Solar Orbiter va començar el 15 de juny de 2020 i va durar fins al 27 de novembre de 2021. Durant aquest temps, la nau espacial va adquirir dades científiques amb els seus instruments in situ, que estan dissenyats per mesurar l’entorn al voltant de la nau espacial. També va utilitzar el seu equip de teledetecció per mirar el Sol per caracteritzar i calibrar aquests instruments. Algunes d’aquestes dades van resultar de tan bona qualitat que van permetre dur a terme els primers estudis científics abans de la fase científica principal, que va començar a finals de novembre de 2021.

Veient les fogueres solars amb més detall

Quan la nau espacial va obrir els ulls per primera vegada, després del seu llançament el febrer de 2020, la seva Extreme Ultraviolet Imager (EUI) va descobrir una sèrie de erupcions solars en miniatura que els científics van batejar com a “fogueres”. Aquests podrien tenir un paper clau per explicar la temperatura d’un milió de graus de l’atmosfera exterior del Sol, la corona, que ha desafiat l’explicació durant moltes dècades.

En els darrers resultats, l’instrument EUI ha anat adquirint algunes observacions en un mode d'”alta cadència”, retornant una imatge de la corona solar cada dos segons. Aquestes seqüències d’imatges es troben entre les observacions de cadència més alta de la corona solar que s’han registrat mai a l’ultraviolat extrem. Les dades revelen una classe dinàmica de fogueres que disparen dolls de gas electrificat coneguts com a plasma a velocitats de cent quilòmetres per segon. S’observa que aquests dolls existeixen durant només 10 a 20 segons.

“Ara estem arribant a l’essència d’aquest procés”, diu Pradeep Chitta, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen, Alemanya, que va dirigir aquest estudi. Compara el passat amb ser com tenir mala vista, i només poder veure imatges borroses. Ara, però, EUI està posant les fogueres en un focus cada cop més nítid.

I la vista només continuarà millorant a mesura que Solar Orbiter s’apropi al Sol. I gràcies a una actualització a les estacions terrestres de l’ESA, la nau espacial pot transmetre més dades d’alta cadència del previst abans del llançament.

El primer esdeveniment de partícules energètiques generalitzat del Solar Orbiter

A més de les fogueres “a petita escala”, Solar Orbiter també ha presenciat el seu primer esdeveniment a gran escala. El 29 de novembre de 2020, el primer esdeveniment de partícules energètiques estès durant diversos anys va esclatar del Sol.

El Sol passa per un cicle d’activitat magnètica que dura aproximadament 11 anys, i aquest esdeveniment en particular va ser el primer esdeveniment de partícules energètiques generalitzat del cicle 25. Com el seu nom indica, l’esdeveniment va estendre partícules per una gran part del sistema solar interior. Quan l’erupció va arribar a la distància de la Terra, les partícules expulsades estaven repartides per més de 230 graus de longitud solar.

Van ser detectats no només per Solar Orbiter, sinó també per Parker Solar Probe i STEREO-A de la NASA, i la nau espacial ESA/NASA SOHO, totes elles a prop de l’òrbita terrestre però a diferents longituds solars. Per tant, la pregunta és quina mida va ser la regió d’origen de l’esdeveniment al Sol i quant es va expandir l’erupció després de ser alliberada? Aquí és on l’objectiu de Solar Orbiter de “la ciència de l’enllaç” esdevé important.

“Venc de les observacions in situ”, diu Alexander Kolhoff, Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Alemanya, que va dirigir l’anàlisi de l’esdeveniment de novembre. “Veiem un esdeveniment de partícules al voltant de la nau espacial i després anem a les observacions de teledetecció i intentem localitzar la font al Sol”.

En aquest cas particular, les dades no són concloents sobre si la mida de la regió d’origen era prou gran com per explicar l’àmplia propagació de partícules o no. Però les pistes de les dades són suficients per mostrar una gran promesa, ja que els científics continuen perfeccionant aquesta tècnica.

Seguiment dels CME de sigil solar

També va fer observacions minuciosament detallades de la superfície solar Jennifer O’Kane, del Mullard Space Science Laboratory, University College London, Regne Unit. Juntament amb els seus companys, va anar a la recerca dels anomenats CME Stealth.

CME significa ejecció de massa coronal. Aquestes són les erupcions gegants de plasma solar i camp magnètic que solen produir-se al costat de les erupcions solars: un esdeveniment magnètic explosiu a l’atmosfera inferior del Sol que expulsa les partícules a l’espai. En el cas d’un CME furtiu, però, no sembla que hi hagi cap erupció associada.

Utilitzant les eines de processament d’imatges més sofisticades disponibles, Jennifer va mirar imatges solars per veure si podia trobar proves d’un esdeveniment desencadenant que va llançar un CME l’abril del 2020.

La seva intensitat de camp magnètic, mesurada per Solar Orbiter, també era particularment gran, al voltant del doble de la d’un CME normal, però el trencaclosques era que la superfície visible del Sol estava completament en blanc en aquell moment. No hi havia taques solars ni cap altra regió activa. Va ser només l’alta intensitat del camp magnètic del plasma que va engolir Solar Orbiter el que va alertar l’equip del CME en primer lloc.

Després d’una recerca minuciosa de les dades, Jennifer va trobar una regió fosca a les imatges ultravioletes extremes que indicaven una cavitat de baixa densitat a la corona solar, que s’aixecava molt lentament del Sol.

Lent en aquest context és un altre terme relatiu. Mentre que la majoria de CME viatgen a centenars o fins i tot milers de quilòmetres per segon, aquest es movia cap a fora a desenes de quilòmetres per segon.

“Va ser l’esdeveniment més difícil que he estudiat mai”, diu Jennifer, referint-se a la quantitat d’esforç que va costar trobar fins i tot una pista del seu origen.

Des de la perspectiva de la previsió meteorològica espacial, els CME sigils són un repte particular perquè els pronosticadors confien en veure alguna cosa al Sol que poden reconèixer en temps real per saber que hi ha alguna cosa que podria canviar l’entorn espacial proper a la Terra.

Cita amb la cua d’un cometa

Lorenzo Matteini, de l’Imperial College de Londres, Regne Unit, va dirigir una altra investigació minuciosa per determinar si Solar Orbiter ha creuat la cua del cometa ATLAS durant el juny de 2020.

El possible encreuament es va predir poc després del llançament de Solar Orbiter i, per tant, l’equip es va lluitar per assegurar-se que almenys alguns instruments estiguessin preparats a temps per adquirir dades. Per un gir força cruel del destí, però, només deu dies abans de la travessia, el cometa es va desintegrar sota la calor del Sol i la bella cua es va esvair.

No obstant això, Lorenzo i els seus col·legues van trobar proves consistents amb un encreuament del romanent de la cua del cometa a les dades preses el 4 de juny. Concretament, van veure que el camp magnètic al voltant de Solar Orbiter canviava de sobte la seva polaritat, cosa que s’esperaria si el camp magnètic del Sol estigués envoltat al voltant d’un tros del nucli del cometa trencat.

“Aquesta és la primera vegada que ens trobem amb una cua de cometa dins de l’òrbita de la Terra”, diu Lorenzo.

I potser no serà l’últim. Els cometes cauen cap al Sol tot el temps. La forma en què interactuen amb el camp magnètic del Sol proporciona una altra manera perquè Solar Orbiter investigui aquesta fascinant regió del sistema solar.

Després del sobrevol de la Terra el novembre de 2021, Solar Orbiter es troba ara en la seva fase científica principal. Tots els implicats es preparen per al seu pas proper del Sol el març de 2022.

“No podria estar més satisfet amb la missió. Aquests resultats mostren quanta ciència ja s’ha fet i quanta encara queda per venir”, diu Daniel Müller, científic del projecte de l’ESA per a Solar Orbiter.

Notes per als editors

Els resultats de la fase de creuer de Solar Orbiter es publiquen a l’edició especial del 14 de desembre de Astronomia i Astrofísica.

Els articles destacats en aquesta notícia, publicats juntament amb altres 52 articles de Solar Orbiter són:

Capturant fluxos i dolls de plasma transitoris a la corona solar per LP Chitta et al.

El primer esdeveniment de partícules energètiques solars estès observat per Solar Orbiter el 29 de novembre de 2020 per A. Kollhoff et al.

Orígens solars d’un fort CME furtiu detectat per Solar Orbiter per Jennifer O’Kane et al.

Encontre de l’Orbitador Solar amb la cua del cometa C/2019 Y4 (ATLAS): drapatge de camp magnètic i ones d’ions de captació de cometes per L. Matteini et al.

Per a més informació, poseu-vos en contacte amb les relacions amb els mitjans de l’ESA:
media@esa.int