Misja Solar Orbiter stworzyła bezprecedensowe obrazy Słońca w wysokiej rozdzielczości, pokazujące złożoną interakcję jego pól magnetycznych i osocze ruchy. Obrazy te, zawierające szczegółowe widoki plam słonecznych i korony, pogłębiają naszą wiedzę na temat zjawisk słonecznych.
Przyjrzyj się bliżej czterem nowym, oszałamiającym zdjęciom Słońca wykonanym przez sondę Solar Orbiter 22 marca 2023 r. Zdjęcia te, wykonane za pomocą instrumentów PHI (polarymetryczny i heliosejsmiczny imager) i EUI (Extreme Ultraviolet Imager) sondy, zapewniają niespotykaną dotąd szczegółowość. Obrazy PHI oferują najostrzejszy w historii pełny widok widocznej powierzchni Słońca, odwzorowując jego skomplikowane pola magnetyczne i ruchy powierzchni. Dla kontrastu zdjęcie EUI ukazuje świecącą atmosferę zewnętrzną, znaną jako korona.
Odsłonięcie dynamicznej natury Słońca
Słońce, najbardziej dynamiczny i złożony obiekt w naszym Układzie Słonecznym, nigdy nie było widziane z takimi szczegółami. Kierowana przez ESA misja Solar Orbiter wykorzystuje sześć zaawansowanych instrumentów obrazowania do badania Słońca, odrywając jego warstwy, aby odsłonić jego wieloaspektową naturę.
Dzięki najnowszym obserwacjom Solar Orbiter dostarcza najbardziej szczegółowe jak dotąd obrazy widocznej powierzchni Słońca, czyli fotosfery. Instrument PHI nie tylko rejestruje obrazy w świetle widzialnym, ale także mierzy kierunek pola magnetycznego i śledzi prędkość i ruch materiału powierzchniowego. Te spostrzeżenia dają niezwykły wgląd w stale zmieniające się zachowanie Słońca.
Pomiary fotosfery wykonane przez PHI można bezpośrednio porównać z nowym obrazem zewnętrznej atmosfery Słońca (korony) złożonym ze zdjęć o wysokiej rozdzielczości wykonanych przez instrument Extreme Ultraviolet Imager (EUI) tego samego dnia w marcu 2023 r. EUI fotografuje Słońce w świetle ultrafioletowym.
„Pole magnetyczne Słońca jest kluczem do zrozumienia dynamicznej natury naszej macierzystej gwiazdy, od najmniejszej do największej skali. Te nowe mapy o wysokiej rozdzielczości z instrumentu PHI znajdującego się na pokładzie Solar Orbiter bardzo szczegółowo pokazują piękno powierzchniowego pola magnetycznego Słońca i jego przepływów. Jednocześnie mają one kluczowe znaczenie dla wnioskowania o polu magnetycznym gorącej korony Słońca, które obrazuje nasz instrument EUI” – zauważa Daniel Müller, naukowiec projektu Solar Orbiter.
Niniejsza publikacja jest kontynuacją publikacji sprzed dwóch lat, kiedy 7 marca 2022 r. misja opublikowała pełne zdjęcia Słońca wykonane za pomocą instrumentów EUI i Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) statku kosmicznego.
Analiza plam słonecznych w wysokiej rozdzielczości
Powiększanie szczegółowego zdjęcia PHI w świetle widzialnym (powyżej) ukazuje, czym jest „powierzchnia” Słońca: świecącą, gorącą plazmą (naładowanym gazem), która jest w ciągłym ruchu. Prawie całe promieniowanie słoneczne jest emitowane z tej warstwy, która ma temperaturę pomiędzy 4500 a 6000°C. Pod nią gorąca, gęsta plazma wiruje w „strefie konwekcji” Słońca, podobnie jak magma w płaszczu Ziemi. W wyniku tego ruchu powierzchnia Słońca nabiera ziarnistego wyglądu.
Jednak najbardziej uderzającym elementem zdjęć są plamy słoneczne. Na zdjęciu w świetle widzialnym wyglądają one jak ciemne plamy lub dziury na gładkiej powierzchni. Plamy słoneczne są zimniejsze niż ich otoczenie i dlatego emitują mniej światła.
Ruch i struktura plazmy słonecznej
Mapa magnetyczna PHI (zdjęcie powyżej), czyli „magnetogram”, pokazuje, że pole magnetyczne Słońca koncentruje się w obszarach plam słonecznych. Wskazuje na zewnątrz (czerwony) lub do wewnątrz (niebieski) tam, gdzie znajdują się plamy słoneczne. Silne pole magnetyczne wyjaśnia, dlaczego plazma wewnątrz plam słonecznych jest zimniejsza. Zwykle konwekcja przenosi ciepło z wnętrza Słońca na jego powierzchnię, ale proces ten jest zakłócany przez naładowane cząstki zmuszone do podążania za gęstymi liniami pola magnetycznego w plamach słonecznych i wokół nich.
Prędkość i kierunek ruchu materii na powierzchni Słońca można zobaczyć na mapie prędkości PHI (zdjęcie poniżej), znanej również jako „tachogram”. Kolor niebieski oznacza ruch w kierunku statku kosmicznego, kolor czerwony oznacza ruch w kierunku od statku kosmicznego. Mapa ta pokazuje, że chociaż plazma na powierzchni Słońca generalnie obraca się wraz z ogólnym obrotem Słońca wokół własnej osi, jest ona wypychana na zewnątrz wokół plam słonecznych.
Korona słoneczna: pokaz gorącej plazmy
Wreszcie, wykonany przez EUI obraz korony słonecznej (poniżej) pokazuje, co dzieje się nad fotosferą. Nad obszarami aktywnych plam słonecznych widać świecącą plazmę. Plazma miliona stopni podąża za liniami pola magnetycznego wystającymi ze Słońca, często łącząc sąsiednie plamy słoneczne.
Osiągnięcia techniczne w obrazowaniu Słońca
Zdjęcia wykonano, gdy sonda Solar Orbiter znajdowała się niecałe 74 miliony kilometrów od Słońca. Będąc tak blisko Słońca, każde zdjęcie o wysokiej rozdzielczości wykonane przez PHI i EUI obejmowało jedynie niewielką część Słońca. Po wykonaniu każdego pojedynczego zdjęcia statek kosmiczny musiał być przechylany i obracany, aż do sfotografowania każdej części twarzy Słońca.
Aby uzyskać prezentowane tutaj obrazy pełnopłytowe, wszystkie obrazy zostały zszyte w formie mozaiki. Mozaika PHI i EUI składa się z 25 obrazów każdy, zarejestrowanych w ciągu ponad czterech godzin. Dysk Słońca ma średnicę prawie 8000 pikseli w pełnych mozaikach, odsłaniając niesamowitą ilość szczegółów.
Przetwarzanie obrazu wymagane do uzyskania mozaik PHI było nowe i trudne. Teraz, gdy zrobiono to raz, przetwarzanie danych i składanie mozaik będzie w przyszłości przebiegać szybciej. Zespół PHI spodziewa się, że będzie w stanie dostarczać mozaiki o takiej wysokiej rozdzielczości dwa razy w roku.
Wspólna eksploracja kosmosu
Solar Orbiter to misja kosmiczna będąca efektem międzynarodowej współpracy pomiędzy ESA i NASAobsługiwanego przez ESA.
