Badanie tajemnic wiatru słonecznego
Wiatry gwiazdowe odgrywają zasadniczą rolę w długoterminowej ewolucji gwiazd. Mają także wpływ na możliwość występowania życia na orbitujących wokół nich planetach, w tym Ziemi. „Choć wiatry i burze słoneczne tworzą piękno zorzy polarnej, mogą również zakłócać działanie systemów satelitarnych, linii energetycznych i transmisji radiowych”, mówi Alexis Rouillard, badacz CNRS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Instytucie Badań w Astrofizyce i Planetologii. Ale pytanie, w jaki sposób gwiazdy wytwarzają ten wiatr, wciąż nurtuje astrofizyków. W odpowiedzi na nie pomaga finansowany przez UE projekt SLOW_SOURCE(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Opracowując modele numeryczne pozwalające na opisanie złożonych procesów fizycznych zachodzących podczas formowania się wiatru słonecznego, chcieliśmy wyjaśnić masowe właściwości i szczególny skład samego wiatru”, dodaje Rouillard, główny badacz projektu. Projekt wsparła finansowo Europejska Rada ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ERBN).
Modelowanie propagacji wiatru słonecznego w trzech wymiarach
Jak tłumaczy Rouillard, kluczem do przewidywania burz geomagnetycznych jest wiarygodne prognozowanie występowania i wielkości wiatrów słonecznych. „Ale aby to zrobić, trzeba najpierw dokładnie modelować wiatr słoneczny, co z kolei wymaga lepszego zrozumienia, w jaki sposób wiatr tworzy się i rozszerza ze Słońca na Ziemię”, mówi. Aby móc wrócić do tego punktu formowania się wiatru, w ramach projektu opracowano różne modele do symulacji jego przyspieszenia i propagacji. Jednym z tych modeli jest Heliocast(odnośnik otworzy się w nowym oknie), innowacyjny model 3D propagacji wiatru słonecznego przez ośrodek międzyplanetarny. Badacze wdrożyli również nowe techniki w celu wykorzystania obrazów koronalnych i zdefiniowania wewnętrznych warunków brzegowych dla modelu Heliocast. „Ta oparta na obrazach technika inicjalizacji wiatru tworzy prognozy operacyjne 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu”, wyjaśnia Rouillard.
Wiatr słoneczny okazuje się bardziej dynamiczny, niż wcześniej sądzono
Dysponując tym modelem i technikami, naukowcy dokonali kilku ważnych odkryć, w tym pierwszego spójnego teoretycznego wyjaśnienia pochodzenia struktur przejściowych, lokalnych zakłóceń, które zakłócają stały przepływ plazmy i pola magnetycznego uwalnianego ze Słońca. „Przygotowaliśmy kompletny teoretyczny opis zjawiska cyklicznego, pokazując sekwencję procesów obejmujących ekspansję słonecznych pętli magnetycznych i późniejsze procesy rekoneksji, które wyzwalają dżety i strumienie wystrzeliwane wraz z wiatrem”, zauważa Rouillard. Odkrycie to pomogło wyjaśnić pierwsze pomiary korony słonecznej wykonane przez sondę Parker Solar Probe(odnośnik otworzy się w nowym oknie), na podstawie których naukowcy odkryli, że wiatr słoneczny jest znacznie bardziej dynamiczny, niż wcześniej sądzono.
Niewiarygodna przygoda w sercu słonecznej atmosfery
Oprócz odkryć naukowych projekt dostarczył społeczności naukowej wiele nowych technik analizy danych i modeli numerycznych. Europejska Agencja Kosmiczna(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ESA) Space Weather Service(odnośnik otworzy się w nowym oknie) już wykorzystuje te modele do przewidywania wiatru i burz słonecznych. Co więcej, modele są obecnie łączone z ośrodkiem Europe’s Virtual Space Weather Modelling Centre(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Projekt był niewiarygodną przygodą w samym sercu atmosfery słonecznej”, podsumowuje Rouillard. „Dzięki ujawnieniu pełnej złożoności i prawdziwej dynamiki tego gwiezdnego zjawiska nasze odkrycia pomagają przepisać historię wiatru słonecznego”. W ramach projektu opublikowano ponad 25 artykułów(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w wiodących czasopismach naukowych. Rouillard liczy na dalsze wykorzystanie modeli i narzędzi SLOW_SOURCE do badania innych atmosfer gwiezdnych.
