Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Voor het eerst turbulentie in zonnetransiënten in beeld gebracht

Illustratie van Parker Solar Probe die de zon nadert. Credit:NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

Het Wide-field Imager for Parker Solar Probe (WISPR) Science Team, geleid door het US Naval Research Laboratory (NRL), heeft de ontwikkeling van turbulentie vastgelegd terwijl een Coronal Mass Ejection (CME) in wisselwerking stond met de omringende zonnewind in de circumsolaire ruimte. Deze ontdekking wordt gerapporteerd in het Astrofysical Journal .



De door het NRL gebouwde WISPR-telescoop op NASA's Parker Solar Probe (PSP)-missie, beheerd door het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), profiteerde van zijn unieke locatie in de atmosfeer van de zon en legde in ongeëvenaard detail de interactie vast tussen een CME en de achtergrondomgevingszonnewind.

Tot verrassing van het WISPR-team lieten beelden van een van de telescopen zien wat leek op turbulente wervelingen, de zogenaamde Kelvin-Helmholtz-instabiliteiten (KHI). Dergelijke structuren zijn in de aardse atmosfeer afgebeeld als treinen van halvemaanvormige golfachtige wolken en zijn het resultaat van sterke windschering tussen de bovenste en onderste niveaus van de wolk. Hoewel dit fenomeen zelden in beeld wordt gebracht, wordt aangenomen dat het regelmatig voorkomt op het grensvlak van vloeistofstromen wanneer de juiste omstandigheden zich voordoen.

"We hadden nooit verwacht dat KHI-structuren zich zouden kunnen ontwikkelen tot een schaal die groot genoeg was om te worden afgebeeld in CME-beelden met zichtbaar licht in de heliosfeer toen we het instrument ontwierpen", aldus Angelos Vourlidas, Ph.D., JHUAPL en WISPR Project Scientist.

"Deze fijne detailwaarnemingen tonen de kracht van de WISPR-hooggevoelige detector in combinatie met het close-up-uitkijkpunt dat wordt geboden door de unieke baan van Parker Solar Probe om de zon te ontmoeten", zegt Mark Linton, Ph.D., hoofd van NRL Heliophysics Theory and Modeling. Sectie en hoofdonderzoeker voor het WISPR-instrument.

Waarnemingen in zichtbaar licht van een Coronal Mass Ejection (CME) verkregen door de Wide Field Imager for Solar Probe (WISPR) telescopen aan boord van de Parker Solar Probe (PSP)-missie op 19-20 november 2021. De PSP en CME bevinden zich op slechts 10 miljoen km van het zonneoppervlak en PSP nadert de CME van onderaf. De Kelvin-Helmholtz-instabiliteiten (KHI) verschijnen als wervels op het grensvlak tussen de CME en de omringende zonnewind. De pijlen in de ingebedde snapshots markeren de KHI. De laatste momentopname toont een dunne lijn zonneplasma die overblijft na de vervorming van de KH-wervelingen. Dit is de eerste waarneming in zijn soort van dit unieke fenomeen in de zonnecorona. Credit:NASA/Johns Hopkins APL/NRL/Guillermo Stenborg en Evangelos Paouris

Het scherpe oog van een vroeg carrièrelid van het WISPR-team, Evangelos Paouris, Ph.D., George Mason University, ontdekte de KHI-structuren. Paouris en zijn WISPR-collega's voerden een grondig onderzoek uit om te verifiëren dat de structuren inderdaad KHI-golven waren. De resultaten rapporteren niet alleen een uiterst zeldzaam fenomeen, zelfs op aarde, maar openen ook een nieuw onderzoeksvenster met belangrijke gevolgen voor de civiele gemeenschap en de gemeenschappen van het Ministerie van Defensie (DOD).

"De turbulentie die aanleiding geeft tot KHI speelt een fundamentele rol bij het reguleren van de dynamiek van CME's die door de omringende zonnewind stromen. Daarom is het begrijpen van turbulentie van cruciaal belang voor het verkrijgen van een dieper begrip van de evolutie en kinematica van CME", aldus Paris. Bij uitbreiding zal deze kennis leiden tot nauwkeuriger voorspellingen van de aankomst van CME's in de omgeving van de aarde en hun effecten op civiele en defensie-ruimtevaartmiddelen, waardoor de samenleving en de oorlogsjager worden beschermd.

"De directe beeldvorming van buitengewone kortstondige verschijnselen zoals KHI met WISPR/PSP is een ontdekking die een nieuw venster opent om een ​​betere CME-voortplanting en hun interactie met de omringende zonnewind te begrijpen," zei Paouris.

WISPR is het enige beeldinstrument aan boord van de NASA Parker Solar Probe-missie. Het instrument, ontworpen, ontwikkeld en geleid door NRL, registreert beelden in zichtbaar licht van de zonnecorona en de zonne-uitstroom in twee overlappende camera's die samen een hoekbreedte van meer dan 100 graden ten opzichte van de zon waarnemen.

Deze NASA-missie reist dichter bij de zon dan welke andere missie dan ook. PSP gebruikt een reeks Venus-flyby's om het perihelium geleidelijk te verkleinen van 36 zonnestralen in 2018 naar 9,5 in 2025. De missie nadert haar 19e perihelium op 30 maart 2024, op een afstand van 11,5 zonnestralen van het centrum van de zon.

P>

Door de gegevens te observeren ontdekte het team dat de Kelvin-Helmholtz-instabiliteit wordt opgewekt op de grens tussen de CME en de omgevingswind, omdat de twee met duidelijk verschillende snelheden stromen. De resulterende vortexachtige structuren worden geanalyseerd met betrekking tot wat de Kelvin-Helmholtz-instabiliteit voorspelt, en er worden gevolgtrekkingen gepresenteerd over wat de lokale magnetische veldsterkte en -dichtheid moeten zijn om dergelijke instabiliteit in deze omgeving mogelijk te maken.

Meer informatie: Evangelos Paouris et al., Eerste directe beeldvorming van een Kelvin-Helmholtz-instabiliteit door PSP/WISPR, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad2208

Journaalinformatie: Astrofysisch tijdschrift

Geleverd door Naval Research Laboratory




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Nieuw rapport vindt succes in adoptieprogramma voor wilde paarden, critici zijn het daar niet mee eens
  2. De variabiliteit van het dagelijks leven heeft mogelijk minstens evenveel invloed op de evolutie gehad als zeldzame activiteiten zoals de jacht op groot wild
  3. Hoe gedraag je je in een dierentuin - volgens de wetenschap
  4. Onderzoekers brengen de anatomie van het houten borstsyndroom bij vleeskuikens in kaart
  5. Maki's klagen:wanneer de ene kwetsbare soort de andere besluipt
  6. Wat zijn de twee belangrijkste functies van nucleïnezuur in levende wezens?

    Nucleïnezuren zijn kleine stukjes materie met grote rollen om te spelen. Genoemd naar hun locatie - de kern - deze zuren dragen informatie die cellen helpt bij het maken va

  7. Hoe grassen zoals tarwe in de kou kunnen groeien
  8. Acht nieuwe soorten kleine gekko's tuimelen uit de regenwouden van Madagaskar
  9. Heeft de Noordpool Californië teisteren? Honderden trekkende zeevogels spoelen aan

Wetenschap