Voortdurende analyse van Parker Solar Probe-gegevens begint een duidelijker beeld te krijgen van de magnetische activiteit van de zon, wat ons vermogen kan versterken om gevaarlijke zonnegebeurtenissen te voorspellen.

En hoe meer informatie er binnenkomt, hoe meer het allemaal past bij theorieën die aan het begin van het millennium werden geponeerd door onderzoekers van de Universiteit van Michigan. Justin Kasper, hoogleraar klimaat- en ruimtewetenschappen en techniek aan de U-M, zeiden die huidige en voormalige UM-onderzoekers, onder leiding van Lennard Fisk, de Thomas M. Donahue Distinguished University Professor of Space Science, stelde een ingewikkeld beeld samen van de werking van de zon lang voordat Parker in augustus 2018 werd gelanceerd.

"Dit is niet zoals het hebben van de gegevens en het bedenken van een theorie die er toevallig mee overeenkomt, " zei Kasper, die als hoofdonderzoeker fungeert voor Parker's Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) instrumentsuite. "Dit is mogelijk een observatieafsluiting die opduikt op een theorie die twee decennia geleden werd uitgebracht."

De nieuwe gegevens worden samengevat en vergeleken met het vorige werk in Astrofysische journaalbrieven .

Sensoren aan boord van het ruimtevaartuig hebben gegevens geproduceerd die suggereren:

• De atmosfeer van de zon, samengesteld uit plasma en magnetische velden, beweegt in een algemeen mondiaal circulatiepatroon. Parker Solar Probe kan op elk moment een klein gedeelte observeren.
• Dicht bij de zon, zonnewind - de uitgaande stroom van geladen deeltjes van het oppervlak - is ingebed met abrupte veranderingen in de richting van het magnetische veld, switchbacks genoemd, waarlangs de zonnewind met een versnelde snelheid stroomt.
• Het wereldwijde coronale magnetische veld glijdt over het oppervlak van de zon via een proces dat uitwisselingsherverbinding wordt genoemd - wanneer gesloten lussen van magnetisch veld die uit het oppervlak van de zon ontspruiten, explosief opnieuw worden uitgelijnd met open magnetische veldlijnen die zich uitstrekken tot in het zonnestelsel.

Elk van deze items onthult fundamentele processen die plaatsvinden bij de zon en dit begrip heeft praktische toepassingen hier op aarde.

"Dit geeft ons inzicht in hoe de zon langzame en snelle zonnewinden produceert, "Zei Kasper. "Het definiëren van dat mechanisme is de sleutel tot het voorspellen wanneer een overgang van langzame naar snelle zonnewind de aarde zal treffen en een geomagnetische storm zal veroorzaken."

Die conclusies komen overeen met voorspellingen in onderzoekspapers uit 1999 en 2001 van Fisk en U-M-collega's. Een van die, Thomas Zubuchen, is momenteel associate director van NASA's Science Mission Directorate.

"Het is verbazingwekkend om te zien dat Parker Solar Probe een ontbrekend puzzelstukje biedt om ideeën waar we voor het eerst aan dachten te ondersteunen en uit te breiden met gegevens van ruimtevaartuigen van bijna 25 jaar geleden, "zei Zurbuchen. "Terwijl Parker Solar Probe dichter naar de zon vliegt, Ik kan niet wachten om te zien welke antwoorden - en vragen - we hierna zullen leren."

Nog lang op komst

"Slecht."

Zo is Fisk, co-auteur van de nieuwe APJ Letters paper, herinnert zich dat zijn eerdere werk door zonnefysici werd geaccepteerd. Het bood mogelijke verklaringen voor hoe verschillende zonnefenomenen op elkaar inwerken, maar de gegevens om dergelijke dingen te verifiëren waren beperkt door technologie. Effecten van de bijna-zonverschijnselen werden alleen waargenomen in de verder weg gelegen heliosfeer. De heliosfeer is het gebied van de ruimte, inclusief ons zonnestelsel, die de zonnewind beïnvloedt.

In die eerdere publicaties Fisk theoretiseerde dat, in verschillende gebieden van de corona, zogenaamde open magnetische lijnen die zich uitstrekken van het oppervlak van de zon de ruimte in, moeten in een gesloten patroon circuleren, met bewegingen zowel in de richting van als tegengesteld aan de rotatie van de zon. En hij stelde ook dat de individuele herverbindingssprongen van de uitwisseling zouden worden gecombineerd om algemene bewegingen van de corona over het oppervlak van de zon mogelijk te maken.

Fisk vond zijn eerste aanwijzingen over de vreemde magnetische activiteit in de heliosfeer van de zon na het doorzoeken van gegevens die waren verzameld tijdens de ESA/NASA Ulysses-missie. Gelanceerd in 1990, Ulysses was het eerste ruimtevaartuig dat over de polen van de zon vloog. Daar, het ruimtevaartuig registreerde deeltjesstraling die ontstond op lagere zonnebreedten - een bevinding die suggereerde dat het magnetische veld dat door Ulysses werd waargenomen in de zonnecorona in beweging moest zijn.

Het team dat dit onderzoek uitvoerde, omvatte Zurbuchen en Nathan Schwadron, nu hoogleraar natuurkunde en astronomie aan de Universiteit van New Hampshire.

Sinds de publicatie van die eerdere artikelen, Fisk is overgestapt op andere onderzoeksprojecten. Maar zijn kantoorbuurman was toevallig Kasper. En toen de eerste gegevens van Parker Solar Probe vorig jaar binnenkwamen, Fisk kon zien hoe het allemaal in elkaar paste.

"Zodra u bevestiging krijgt van dit basisproces, plotseling, er zijn al deze implicaties voor hoe de zon werkt, hoe het magnetische veld werkt en hoe de zonnewind wordt versneld, "Zei Fisk. "Het geeft je de mogelijkheid om veel andere zonne- en stellaire fysica-problemen op te lossen, omdat je nu over de basismechanismen beschikt."

Terwijl Parker Solar Probe steeds dichter bij de zon komt, de missie biedt voldoende gelegenheid om voorspellingen door de theorie te testen en te valideren.

Parker Solar Probe maakt deel uit van het NASA Heliophysics Living With a Star-programma, gemaakt om aspecten van het zon-aarde-systeem te onderzoeken die rechtstreeks van invloed zijn op het leven en de samenleving. Het programma wordt beheerd door het Goddard Space Flight Center van het bureau in Greenbelt, Maryland, voor NASA's Science Mission Directorate in Washington. Johns Hopkins APL ontworpen, het ruimtevaartuig gebouwd en gebruikt.

Het artikel is getiteld "Global Circulation of the Open Magnetic Flux of the Sun".