5 września 2022 r. sonda Parker Solar Probe przeleciała przez jeden z najpotężniejszych koronalnych wyrzutów masy (CME), jakie kiedykolwiek zarejestrowano – co było nie tylko imponującym wyczynem, ale także ogromnym dobrodziejstwem dla społeczności naukowej. Podróż Parkera przez CME pomogła udowodnić 20-letnią teorię dotyczącą interakcji CME z pyłem wypełniającym przestrzeń międzyplanetarną i ich konsekwencji dla prognoz pogody kosmicznej.
Niemal dwie dekady temu wysunięto teorię, według której koronalne wyrzuty masy mogą oddziaływać z pyłem międzyplanetarnym krążącym wokół naszej gwiazdy dziennej, a nawet wywiewać tenże pył na zewnątrz. CME to ogromne erupcje, do których dochodzi w zewnętrznej atmosferze Słońca, tzw. koronie, które wpływają na pogodę kosmiczną na tyle, że mogą zagrażać satelitom, zakłócać urządzenia komunikacyjne i nawigacyjne, a nawet niszczyć sieci energetyczne na Ziemi. Więcej informacji na temat interakcji tych zdarzeń z pyłem międzyplanetarnym może pomóc naukowcom lepiej przewidzieć, jak szybko CME mogą przemieszczać się ze Słońca na Ziemię, prognozując, kiedy planeta będzie mogła się ich spodziewać.
„Teorię interakcji między CME a pyłem wysunięto dwie dekady temu, ale zaobserwowano je dopiero wtedy, gdy sonda Parker Solar Probe zaobserwowała jak koronalny wyrzut masy działa dosłownie jak odkurzacz wywiewający ogromne ilości pyłu, które natrafi na swojej drodze” – mówi Guillermo Stenborg, astrofizyk z Johns Hopkins Laboratorium Fizyki Stosowanej (APL) w Laurel w stanie Maryland i główny autor artykułu.
Pył międzyplanetarny składa się z drobnych cząstek z planetoid, komet, a nawet planet i jest obecny w całym Układzie Słonecznym. Rodzaj słabej poświaty zwanej światłem zodiakalnym, czasami widocznym przed wschodem lub po zachodzie słońca, jest jednym z przejawów istnienia chmury pyłu międzyplanetarnego.
Ten konkretny CME wypchnął pył na odległość 10 milionów kilometrów od Słońca – czyli około jednej szóstej odległości pomiędzy Słońcem a Merkurym – ale jego zapasy zostały niemal natychmiast uzupełnione przez pył międzyplanetarny unoszący się w Układzie Słonecznym.
Obserwacje in situ prowadzone przez sondę miały kluczowe znaczenie dla tego odkrycia, ponieważ scharakteryzowanie dynamiki pyłu w następstwie CME z dużej odległości stanowi spore wyzwanie. Według naukowców obserwacje mogą również dostarczyć wglądu w powiązane zjawiska zachodzące w niższych warstwach korony, takie jak przyciemnienie korony spowodowane przez obszary o małej gęstości, które często pojawiają się po erupcji CME.
Naukowcy zaobserwowali interakcję między CME i pyłem w postaci zmniejszonej jasności zdjęć wykonanych za pomocą kamery Wide-field Imager for Solar Probe (WISPR) firmy Parker. Dzieje się tak, ponieważ pył międzyplanetarny odbija światło, zwiększając jasność tam, gdzie występuje pył.
Aby zlokalizować to zjawisko zmniejszonej jasności, zespół musiał obliczyć średnią jasność tła na zdjęciach wykonanych za pomocą WISPR w podobnych miejscach przestrzeni międzyplanetarnej, odsiewając normalne zmiany jasności, które występują na skutek smug słonecznych i innych zmian w koronie słonecznej.
„Parker okrążył Słońce cztery razy w tej samej odległości, co pozwoliło nam dokładnie porównać dane z jednego przejścia do drugiego” – wskazuje Stenborg. „Usuwając zmiany jasności wynikające z przesunięć koronalnych i innych zjawisk, byliśmy w stanie wyizolować zmiany spowodowane brakiem pyłu”.
Ponieważ naukowcy zaobserwowali ten efekt dopiero w związku z wydarzeniem z 5 września, Stenborg i zespół wysuwają teorię, że tak istotne wywiewanie pyłu może nastąpić tylko w przypadku najpotężniejszych CME.
Nie zmienia to faktu, że badanie procesów fizycznych stojących za tymi interakcjami może mieć wpływ na przewidywanie pogody kosmicznej. Naukowcy dopiero teraz zaczynają rozumieć, że pył międzyplanetarny wpływa na kształt i prędkość koronalnych wyrzutów masy. Jednak potrzebne są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć te interakcje.
Parker Solar Probe wykonał właśnie szósty przelot obok Wenus, wykorzystując grawitację planety do jeszcze większego zbliżenia się do Słońca podczas kolejnych pięciu bliskich podejść. Samo Słońce zbliża się do maksimum słonecznego, czyli okresu w 11-letnim cyklu Słońca, w którym występuje najwięcej plam i najwyższa aktywność słoneczna. Wraz ze wzrostem aktywności Słońca naukowcy mają nadzieję zobaczyć więcej tych rzadkich zjawisk i zbadać, jak mogą one wpłynąć na środowisko ziemskie i ośrodek międzyplanetarny.