A Solar Orbiter első eredményeiből
(Rovat: A Nap és bolygótestvéreink, Űridőjárás , Távoli világok kutatói - 2021.01.06 07:15.)

Az ESA napfizikai szondája először teremt kapcsolatot a Nap felszínén lejátszódó események, és azoknak a bolygóközi térben megfigyelhető hatása között.

A Solar Orbiter tíz tudományos műszere két csoportba tartozik. Hat távcső távolból figyeli a Napot, beleértve légköre külső részét, a napkoronát, négy műszer pedig in situ méréseket végez. Utóbbiak az űrszonda körüli részecskekörnyezetet, vagyis a Napból kiinduló napszél tulajdonságait, illetve a helyi mágneses és elektromos teret vizsgálják. A Solar Orbiter legfontosabb feladata, hogy a napszél részecskéinek eredetét egészen a Nap felszínéig kövesse.

A Solar Orbiter egyik fontos feladata a szonda mellett elhaladó napszél forrásának azonosítása. A filmet a Solar Orbiter távoli ibolyántúli képalkotó műszerének (EUI, Extreme Ultraviolet Imager) 2020. június 17–20. közötti felvételeiből állították össze. A Nap északi pólusa közelében zöld kereszt jelöli azt a területet, amelyet a szonda közelében elhaladó napszélnyaláb forrásaként azonosítottak. Látható, hogy a terület az idő múlásával elmozdul, de mindvégig a sötét foltnak látszó koronalyuk pereme közelében tartózkodik. (Kép az animációból: Solar Orbiter / EUI Team / ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL, LFO/IO; Imperial College)

A szonda első, júniusi napközelségének adatait felhasználva ki lehetett számítani, honnan erednek az űrszonda környezetébe érkező részecskék, és kiindulási helyüket azonosítani lehetett a Napot figyelő műszerek felvételein. Az egyik, 2020 júniusában vizsgált eseménynél a részecskék forrása egy úgynevezett koronalyuk volt, ahol a Nap mágneses tere „kinyílik” a bolygóközi tér felé, ezzel utat engedve a napszelet alkotó részecskék kiáramlásának. Bár az eredmények csak előzetesek, a közvetlen kapcsolat megállapítása újdonság, ez az eddigi napfizikai küldetések eredményei alapján nem volt lehetséges.

A Solar Orbiter felvétele a Nap felszínén látható egyik tábortűzről. A bal alsó sarokban a kör a Föld méretét jelöli. (Kép: Solar Orbiter / EUI Team / ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)

Újabb részletek derültek ki az első felvételeken már felismert úgynevezett „tábortüzekről”. Már hosszú ideje feltételezték, hogy a Nap felszínén létre kell jönniük nagyon kis energiájú kitöréseknek, az úgynevezett „nanoflereknek”, amelyek azonban olyan kis energiájúak, hogy a korábbi műszerek érzékenysége nem volt elég a kimutatásukhoz. Egyes kutatók úgy gondolják, hogy jó nyomon járnak, és a Solar Orbiter további adatai segítenek bebizonyítani, hogy a tábortüzek nem mások, mint a feltételezett nanoflerek. Ehhez mindenesetre meg kell határozni a tábortüzek pontos energiáját, ami eddig nem sikerült.

Az elméleti alapon feltételezett és a megfigyelt jelenség azonosítása azért fontos, mert az elmélet szerint a nanoflerek felelősek a napkorona fűtéséért. Mint ismert, jóllehet a napfelszín hőmérséklete csak mintegy 5000 fok, mégis a korona hőmérséklete egymillió fok körüli. A koronafűtés a Nap működésének legnagyobb talánya, mechanizmusának felderítése a napfizikai kutatások egyik legfontosabb kérdése, így a Solar Orbiter feladatai között is a legfontosabbak közé tartozik. A kérdés tisztázása érdekében a kutatók elsősorban a szonda SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment) műszerének méréseire támaszkodnak, amely a Nap felszínén méri a gáz sebességét. Azt már megállapították, hogy előfordulnak olyan lokális események, amelyekben a gáz sebessége jelentősen megnő, azonban eddig még nem sikerült korrelációt találni az ilyen helyek és a tábortüzek között.

Röviddel a Solar Orbiter startja után rájöttek, hogy a Naprendszer belső térsége felé tartó szonda véletlenül keresztülhalad az ATLAS üstökös csóváján. Bár a találkozót nem tervezték, sőt a szonda műszereit sem ilyen vizsgálatokra szánták, mégis átalakították a feladattervet, hogy kihasználják a váratlan lehetőséget. A helyzetet még érdekesebbé tette, hogy időközben az üstökös magja több darabra szakadt. Ennek következtében a csóván történő áthaladáskor nem egyetlen, határozott jelet mértek, hanem a mágneses adatokban több, hullámszerűen ismétlődő változást tapasztaltak, és a por jelenlétét is foltokban tudták kimutatni, amely csomók minden bizonnyal a szétszakad üstökös mag különböző darabjaiból eredtek.

A Solar Orbiter nagyenergiájú részecskedetektora (EPD, Energetic Particle Detector) 2020 márciusa óta gyűjt adatokat, azóta már egy teljes Nap körüli keringést végzett. Az EPD a szonda mellett elrepülő részecskék összetételét és számuk időbeli változásait méri. A diagramon az elektronok fluxusát a Nap felé, az ionokét kifelé mutató tüskék formájában ábrázolták. (Kép: Solar Orbiter / EPD, ESA & NASA)

A Solar Orbiter indulása óta csaknem folyamatosan figyeli a napszelet. Ennek során különösen érdekes koronakidobódást (CME, coronal mass ejection) figyelt meg április 19-én. A koronakidobódásnak nevezett, jelentős űridőjárási események során sok milliárd tonna anyag lökődik ki egyszerre a Nap külső légköréből. Az április 14-i CME idején a Solar Orbiter mintegy 0,8 csillagászati egység távolságra járt a Naptól. Nem ez volt azonban az egyetlen űrszonda, amelyik megfigyelte a jelenséget. Az ESA Merkúr felé tartó BepiColombo szondája akkor éppen a Föld közelében járt, a NASA STEREO szondája viszont a Nap–Föld irányra merőleges irányból figyelte a Napot, így pontosan rálátott arra a területre, ahol az anyagkidobódás történt. A szondák mérési eredményeit kombinálva a kutatók pontosan rekonstruálni tudták a CME fejlődését és haladását a bolygóközi térben.

A 2020. április 14-i, 21:54 GMT-kor induló CME-t a Naptól a Föld irányában, de csak a Vénusz távolságában tartózkodó Solar Orbiter április 19-én 05:07 GMT-kor, a Földhöz közelebb tartózkodó BepiColombo ugyanazon a napon 07:00 GMT-kor észlelte. A kitörés anyaga április 20-án 02:30 GMT-kor haladt el a Föld közelében. (Kép: ESA)

Legalább ilyen érdekes volt, hogy mely űrszondák nem észlelték a CME áthaladását. Az ESA és a NASA SOHO szondája, amely a Nap–Föld-rendszer L₁ Lagrange-pontjából vizsgálja a Napot, alig észlelte a CME hatását – a kidobódásoknak ezt a ritka típusát a napfizikusok lopakodó CME-knek nevezik. Alaposabb megismerésük jelentősen hozzájárulhat az űridőjárás teljesebb képének megalkotásához.

A Solar Orbiter december 27-én először repült el a Vénusz közelében. (A szonda 12:39 világidőkor a felhőtakaró tetejétől 7500 km távolságban repült el a bolygó mellett.) A bolygó gravitációs lendítő hatását kihasználva a Naphoz még közelebbi pályára került. Ez egyúttal lehetőséget nyújt, hogy szinkron méréseket végezzen a NASA Parker Solar Probe szondájával, amely 2021-ben kétszer is elrepül a Vénusz közelében. Miközben a Parker in situ méréseket végez a Nap légkörének belsejében, a Solar Orbiter felvételeket készít ugyanarról a területről, ahová a Parker behatol. 2022-ben a Solar Orbiter 48 millió kilométerre fogja megközelíteni a Nap felszínét, vagyis több mint 20 millió kilométerrel közelebb kerül hozzá, mint 2021-ben.