Naarmate de Parker Solar Probe dichter bij de zon komt, we leren nieuwe dingen over onze thuisster.

In een nieuwe studie, natuurkundigen onder leiding van de Universiteit van Iowa rapporteren de eerste definitieve metingen van het elektrische veld van de zon, en hoe het elektrische veld interageert met de zonnewind, de snelstromende stroom van geladen deeltjes die de activiteiten op aarde kunnen beïnvloeden, van satellieten tot telecommunicatie.

De natuurkundigen berekenden de verdeling van elektronen binnen het elektrische veld van de zon, een prestatie die mogelijk werd gemaakt door het feit dat de Parker Solar Probe binnen 0,1 astronomische eenheden (AU) vloog, of slechts 9 miljoen mijl, van de zon - dichterbij dan welk ruimtevaartuig dan ook is genaderd. Uit de verdeling van de elektronen, de natuurkundigen konden de grootte onderscheiden, breedte, en de omvang van het elektrische veld van de zon duidelijker dan eerder was gedaan.

"Het belangrijkste punt dat ik zou willen maken, is dat je deze metingen niet ver van de zon kunt doen. Je kunt ze alleen doen als je dichtbij komt, " zegt Jasper Halekas, universitair hoofddocent bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde in Iowa en de corresponderende auteur van de studie. "Het is alsof je een waterval probeert te begrijpen door een mijl stroomafwaarts naar de rivier te kijken. De metingen die we hebben gedaan bij 0,1 AU, we zijn eigenlijk in de waterval. Op dat moment versnelt de zonnewind nog steeds. Het is gewoon een geweldige omgeving om in te zijn."

Het elektrische veld van de zon ontstaat door de interactie van protonen en elektronen die worden gegenereerd wanneer waterstofatomen uit elkaar worden gehaald in de intense hitte die wordt gegenereerd door fusie diep in de zon. In deze omgeving, elektronen, met massa 1, 800 keer minder dan die van protonen, worden naar buiten geblazen, minder beperkt door de zwaartekracht dan hun zwaardere proton-broers en zussen. Maar de protonen, met hun positieve lading, enige controle uitoefenen, sommige elektronen in toom houden vanwege de bekende aantrekkingskrachten van tegengesteld geladen deeltjes.

"Elektronen proberen te ontsnappen, maar protonen proberen ze terug te trekken. En dat is het elektrische veld, " zegt Halekas, een co-onderzoeker voor de Solar Wind Electrons, Alfa's, en Protons-instrument aan boord van de Parker Solar Probe, de door NASA geleide missie die in augustus 2018 werd gelanceerd. "Als er geen elektrisch veld was, alle elektronen zouden wegrennen en weg zijn. Maar het elektrische veld houdt het allemaal bij elkaar als één homogene stroom."

Nutsvoorzieningen, stel je het elektrische veld van de zon voor als een immense kom en de elektronen als knikkers die met verschillende snelheden langs de zijkanten oprollen. Sommige elektronen, of knikkers in deze metafoor, zijn pittig genoeg om over de rand van de kom te steken, terwijl anderen niet genoeg versnellen en uiteindelijk terugrollen naar de basis van de kom.

"We meten degenen die terugkomen en niet degenen die niet terugkomen, Halekas zegt. "Er is daar eigenlijk een grens in energie tussen degenen die aan de schaal ontsnappen en degenen die dat niet doen, die kan worden gemeten. Omdat we dicht genoeg bij de zon zijn, we kunnen nauwkeurige metingen doen van de verdeling van elektronen voordat er verder weg botsingen plaatsvinden die de grens vervormen en de afdruk van het elektrische veld verdoezelen."

Uit die metingen kunnen de natuurkundigen meer leren over de zonnewind, de miljoen mijl per uur plasmastraal van de zon die over de aarde en andere planeten in het zonnestelsel spoelt. Wat ze ontdekten is dat het elektrische veld van de zon enige invloed uitoefent op de zonnewind, maar minder dan gedacht.

"We kunnen nu een cijfer geven van hoeveel van de versnelling wordt geleverd door het elektrische veld van de zon, ' zegt Halekas. 'Het lijkt erop dat het een klein deel van het totaal is. Het is niet het belangrijkste dat de zonnewind zijn kick geeft. Dat wijst dan op andere mechanismen die de zonnewind het grootste deel van zijn kick zouden kunnen geven."

De krant, "Het zonwaartse elektronentekort:een veelbetekenend teken van het elektrische potentieel van de zon, " werd online gepubliceerd op 14 juli in Het astrofysische tijdschrift .