A Parker első eredményei
(Rovat: Amerika és az űrcsillagászat, Űridőjárás , Távoli világok kutatói - 2019.12.27 07:15.)

A NASA napfizikai zászlóshajója, a Parker Solar Probe első adatkibocsátásának anyagában több meglepő tényre bukkantak a kutatók.

A Napot megközelítő Parker Solar Probe. (Fantáziarajz: NASA / Johns Hopkins APL / Steve Gribben)

A Parker Solar Probe 150 nap keringési idejű ellipszispályáján a tervezett 24 alkalom közül már háromszor haladt át pályája perihéliumán (2018 novemberében, majd 2019. április 4-én és szeptember 1-jén), minden alkalommal 24 millió kilométerre a Naptól, ami a Merkúr Naptól mért távolságának körülbelül a fele. A szonda napközelben több mint 95 km/s sebességgel száguld (közel 350 000 km/h), ezzel megdöntve a német–amerikai Helios–2 szonda 1976-ben felállított sebességi rekordját. 2020 januárjától még közelebbről vizsgálja a Napot, így a perihéliumbeli sebessége is még nagyobb lesz.

A küldetés célja a Nap külső rétegei és a napszél pontosabb megértése. Az első eredmények a Nature december 4-i számában jelentek meg. A Parker négy műszerrel vizsgálja a Napot. A FIELDS a rádiósugárzást és az elektromos és mágneses teret vizsgálja, a SWEAP (Solar Wind, Electrons, Alphas and Protons) a napszelet alkotó elektronokat, alfa-részecskéket, protonokat és ionokat méri, a WISPR (Wide-field Imager for Solar Probe) a perihélium-átmenetek idején nagy látószögű felvételeket készít a Napról és a napkoronáról, míg az ISʘIS (Integrated Science Investigation of the Sun) a Nap integrált tudományos vizsgálatát végzi. A műszereket szénkompozit anyagból készült pajzs védi a Nap extrém hőjétől.

A NASA Parker-űrszondájának öt új felfedezését bemutató film. 1. Pormentes zóna. 2. A mágneses tér hirtelen irányváltásai. 3. Lökésszerű kilövellések a napszélben. 4. A napkorona és a napszél határa. 5. Részecskeesemények. (Forrás: NASA Goddard Space Flight Center)

Az egyik fontos tudományos probléma, amelynek tisztázását a Parker-szondától várják, a koronafűtés mechanizmusa (a Nap felszíne 6000 K hőmérsékletű, ezzel szemben a koronában a hőmérséklet 1–2 millió kelvin). A jelenséget 1942 óta ismerik a napfizikusok, azonban csak az utóbbi évtizedekben merült fel, hogy a fűtést a mágneses erővonalak mentén haladó Alfvén-hullámok okozhatják. A szonda mérései a kutatók várakozásának megfelelően kimutatták, hogy a Naphoz közelebb ezek a hullámok erősebbek. Meglepődve tapasztalták viszont, hogy a szonda műszerei időnként „kóbor hullámokat” is felfogtak. Amikor egy ilyen kóbor hullám elérte a szondát, a napszél sebessége néhány másodperc leforgása alatt 500 000 km/h-val is megnőtt. Amikor a szonda napközelben haladt, tíz nap leforgása alatt több ezer ilyen kóbor hullámot észleltek a műszerei. A részecskék sebességében fellépő csúcsokat gyakran a mágneses tér irányának 180 fokos változása kísérte. A megfigyelt hirtelen irányváltások, „visszafordulások” időtartama a FIELDS és a SWEAP műszerek mérései szerint néhány másodperc és néhány perc között változott. A forró napkorona rejtélyét tehát továbbra sem sikerült tisztázni, ehelyett találtak egy újabb, magyarázatra szoruló problémát.

A napszélben előforduló hirtelen irányváltások, „visszafordulások”. (Animált kép: NASA / Conceptual Image Lab / Adriana Manrique Gutierrez)

További megoldatlan probléma a napszél eredete és gyorsulása. A SWEAP műszerrel is megfigyelték, hogy helyenként szuperszonikus sebességű részecskenyalábok indulnak ki a koronából (a koronalyukak fölött a napszél 800 km/s sebességre is gyorsulhat). A sebesség egy része a Nap forgásából adódik, a forgó Nap vele együtt forgó mágneses tere ugyanis magával ragadja a korona anyagát, a Parker mérései szerint azonban ez a forgás 15–25-ször gyorsabb az elfogadott modellek előrejelzéseinél. A SWEAP műszer az előrejelzéseket 35–50 km/s-mal meghaladó rotációs sebességeket mért. Az eredmény megkérdőjelezi azokat az eddigi modelleket, amelyek magyarázni próbálják, miként veszít az idő múlásával impulzusmomentumot a Nap, vagyis miért lassul a forgása.

A Parker Solar Probe műszerei a hővédő pajzs mögül oldalra kikukucskálva megfigyelik a napkoronában lejátszódó jelenségeket. (Forrás: NASA / JHUAPL / Naval Research Lab / Parker Solar Probe)

A WISPR műszer méréseinek előzetes eredményei szerint sikerült kimutatni a Naptól 10 napsugárnál kisebb távolságban található, pormentes tartományt. A hajnali és az alkonyi égbolt régóta ismert jelensége az állatövi fény, vagyis a Naprendszerben lévő porról visszaverődő napfény. A kutatók több mint egy évszázaddal ezelőtt megjósolták, hogy a Nap sugárzása elpárologtatja a porszemcséket, ezáltal a Nap közelében pormentes zónát hoz létre. A korábbi napfizikai űrszondáknak nem sikerült kimutatniuk a jelenséget, a WISPR azonban megfigyelte, hogy a por koncentrációja a zóna határán nem hirtelen csökken, hanem az átmenet fokozatos.

Az ISʘIS műszer a Napból jövő nagy energiájú részecskéket méri. A Parker-szonda érzékeli a kidobódás előtt haladó, nagy energiájú, töltött részecskéket, így figyelmeztethet a közelgő napviharra. Az első két napközelség idején a nagy energiájú részecskék több, kitörésszerű rohamát sikerült megfigyelni. A kidobott részecskefelhők fokozatosan szétoszlanak, olyannyira, hogy a Föld távolságában már kimutathatatlanok. A mikrokitörések detektálása különösen fontos, ha pontosan nyomon akarjuk követni az űridőjárás alakulását, és figyelembe akarjuk venni a sugárzás űrhajósok szervezetére gyakorolt hatását.

Koronakidobódás (töltött részecskékből álló plazmafelhő kidobódása) vázlata, amelynek során akár 5 billió tonna anyag is kidobódhat. A Parker-szonda érzékeli a kidobódás előtt haladó, nagy energiájú töltött részecskéket, így figyelmeztethet a közelgő napviharra. (Kép: NASA / Goddard)

A Parker-szonda épp jókor vizsgálja a Napot, mert jelenleg a naptevékenység mély minimumban van, miközben a napfizikusok a 25. naptevékenységi ciklus indulását várják. Így most a Napot a legnyugodtabb állapotában lehet megfigyelni, amikor mágneses tere a legegyszerűbb szerkezetű. Ezek a mérések jó alapot jelentenek, amihez az erősödő naptevékenység idején a szonda további méréseit viszonyítani lehet.

A Parker-űrszonda helyzete a belső bolygókhoz képest harmadik perihélium-átmenetekor, 2019. szeptember 1-jén. A szonda heliocentrikus sebessége 95,33 km/s volt, a Nap középpontjától 0,166 csillagászati egység (24,84 millió km) távolságban, a Nap felszínétől 34,7 napsugár (24,15 millió km) távolságban repült el. (Kép: NASA / JHUAPL)

A Parker december 26-án másodszor is elrepült a Vénusz mellett, méghozzá mindössze 3000-km-re a bolygótól (küldetése során összesen hét közelrepülést hajt végre a Vénusz mellett). Hét évre tervezett küldetése során 24-szer kerüli meg a Napot, miközben a hintamanővereknek köszönhetően egyre csökken perihéliumban a naptávolsága. 2025-ben már 7 millió kilométerre megközelíti a Napot, ilyenkor sebessége megközelíti a 700 000 km/h-t – eddig egyetlen ember alkotta eszköz sem ért el ekkora sebességet.