Penggambaran seniman Parker Solar Probe milik NASA yang mengumpulkan data tentang matahari.
(Gambar: © Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins)
Matahari mulai melepaskan beberapa rahasia yang dijaga ketat.
Hasil sains pertama berasal dari NASA Parker Solar Probe (PSP), yang terbang lebih cepat dan lebih dekat ke matahari daripada benda buatan manusia lainnya dalam sejarah.
Pengembalian PSP awal, yang dilaporkan dalam empat makalah yang diterbitkan online hari ini (4 Desember) dalam jurnal Nature, mulai mengangkat selubung pada bintang Bumi, yang secara mengejutkan tetap misterius meskipun selamanya menjadi cahaya paling terang di langit kita.
"Keempat makalah ini menunjukkan bahwa, dengan masuk ke wilayah yang belum dijelajahi dari tata surya, PSP telah membuat penemuan besar," Daniel Verscharen, seorang peneliti di Mullard Space Science Laboratory di University College London, menulis dalam sebuah laporan yang menyertai "Berita dan Tampilan "bagian dalam edisi yang sama dari Nature. Verscharen tidak terlibat dalam studi baru ini.
Mencium matahari
Itu PSP diluncurkan pada Agustus 2018, dengan misi $ 1,5 miliar untuk membantu para peneliti lebih memahami cara kerja matahari.
Para ilmuwan misi secara khusus tertarik untuk memecahkan dua teka-teki yang sudah lama ada: bagaimana aliran partikel yang mengalir terus-menerus dari matahari, yang dikenal sebagai angin matahari, dipercepat hingga kecepatannya yang luar biasa; dan mengapa atmosfer luar matahari, atau korona, adalah jauh lebih panas dari permukaannya. (Suhu korona dapat mencapai 2 juta derajat Fahrenheit, atau 1,1 juta derajat Celcius. Permukaan matahari benar-benar beriklim dibandingkan, pada 11.000 F, atau 6.000 C.)
PSP menangani pertanyaan-pertanyaan ini dengan berani korona diri. Sekali setiap lima bulan atau lebih, wahana itu meluncur melalui atmosfer mendesis matahari, membuat bintang kita terlihat dari dekat.
Pendekatan terdekat ini, atau bagian perihelion, telah membawa PSP dalam jarak 15 juta mil (24 juta kilometer) dari permukaan matahari hingga saat ini. Sebelum misi ini, penyelidikan terdekat yang pernah dilakukan ke matahari adalah 26,55 juta mil (42,73 juta km) - suatu prestasi yang dilakukan pada tahun 1976 oleh kapal Helios 2, upaya bersama Amerika Serikat dan bekas Jerman Barat.
Helios 2 juga menetapkan rekor kecepatan tercepat relatif terhadap matahari, pada 153.454 mph (246.960 km / jam). Tanda ini dipatahkan oleh pengorbit Juno Jupiter NASA, yang mencapai 165.000 mph (265.000 km / jam) selama kedatangannya di raksasa gas itu pada Juli 2016. Namun PSP sekarang adalah raja kecepatan: Selama perihelion pertama kali dari wahana antariksa itu, pada November. 6, 2018, gravitasi kuat matahari mempercepat PSP menjadi a kecepatan tertinggi 213.243 mph (343.181 km / jam).
Kondisi dalam korona sangat ekstrim, tentu saja, sehingga PSP dilengkapi dengan beberapa baju besi tugas berat: pelindung karbon komposit setebal 4,5 inci (11,4 sentimeter), yang melindungi pesawat dan empat instrumen sains dari panas yang hebat dan radiasi.
Instrumen tersebut adalah Fields Experiment (Fields), yang mengukur medan listrik dan magnet serta gelombang, antara lain; Investigasi Sains Terintegrasi Matahari (ISoIS), yang mengkarakterisasi elektron, proton, dan ion berat yang dipercepat hingga kecepatan tinggi di atmosfer matahari dan sekitarnya; Imager Bidang Luas untuk Probe Tenaga Surya (WISPR), satu set teleskop yang menggambarkan corona dan sekitarnya; dan penyelidikan Solar Wind Electron Alphas and Protons (SWEAP), yang mempelajari konstituen yang paling melimpah di angin matahari (Elektron, proton dan ion helium).
Keempat makalah baru ini melaporkan apa yang diamati oleh instrumen-instrumen ini selama dua kali perihelion pertama PSP, yang terjadi pada November 2018 dan April 2019.
Menelusuri angin matahari "lambat" ke sumbernya
Salah satu studi, misalnya, menemukan bahwa Fields mulai mendapatkan barang dari angin matahari "lambat", komponen aliran yang tidak pernah melebihi sekitar 1,1 juta mph (1,8 juta km / jam). "Lambat" adalah istilah relatif di sini; ritsleting angin matahari "cepat" sepanjang sekitar dua kali kecepatan itu.
Para ilmuwan sudah tahu bahwa angin matahari yang cepat berasal dari "lubang" koron besar - tambalan di mana atmosfer luar jauh lebih dingin dan lebih tipis dari biasanya - dekat kutub matahari. Dan data dari Fields menunjukkan bahwa angin lambat datang dari lubang koronal juga, tetapi dari yang lebih kecil di dekat khatulistiwa matahari.
Fields juga mengamati pembalikan mengejutkan dalam medan magnet matahari yang mengalir melewati pesawat ruang angkasa: Lapangan kadang-kadang membalik orientasinya 180 derajat dan kemudian, dalam hitungan detik atau menit, membalik kembali.
"Pengalihan ini mungkin terkait dengan semacam jet plasma," kata ketua penulis studi dan peneliti utama Fields Stuart Bale, seorang profesor fisika di University of California, Berkeley, dalam sebuah pernyataan. "Perasaan saya sendiri adalah bahwa switchback ini, atau jet, adalah pusat masalah pemanasan angin matahari."
Data dari SWEAPSementara itu, menunjukkan bahwa pembalikan seperti itu adalah "kelokan berbentuk S yang berkelok-kelok di garis-garis medan yang datang dari matahari," seperti yang dikatakan Verscharen, dan bahwa flips meningkatkan kecepatan angin matahari.
Temuan dari ISoIS membantu menyempurnakan gambaran yang muncul ini. Data instrumen menunjukkan bahwa dibutuhkan partikel matahari yang energik lebih lama dari yang diperkirakan sebelumnya untuk mencapai PSP, mungkin karena mereka bepergian sepanjang garis medan berbentuk S yang mengejutkan.
ISoIS juga telah mendeteksi beberapa ledakan partikel yang tidak cukup dramatis untuk diperhatikan oleh instrumen di Bumi.
"Sungguh menakjubkan - bahkan pada kondisi minimum matahari, matahari menghasilkan lebih banyak peristiwa partikel energik lebih kecil daripada yang pernah kita duga," David McComas dari Universitas Princeton, peneliti utama ISoIS dan penulis utama salah satu studi baru, mengatakan dalam sebuah pernyataan. (Aktivitas matahari bertambah dan berkurang pada siklus 11 tahun, dan bintang kita saat ini berada dalam fase yang relatif tidak aktif.)
"Pengukuran ini akan membantu kita mengungkap sumber, akselerasi, dan transportasi partikel energi matahari dan pada akhirnya lebih melindungi satelit dan astronot di masa depan," tambah McComas.
Dan WISPR memberi para ilmuwan gambaran yang lebih jelas tentang matahari, korona dan daerah yang bergolak kompleks yang mengelilingi bintang kita. Gambar-gambar WISPR membantu menempatkan informasi yang dikumpulkan oleh instrumen lain ke dalam konteks yang tepat dan juga menghasilkan wawasan dalam hak mereka sendiri.
Misalnya, studi baru keempat melaporkan, foto WISPR memberikan beberapa bukti untuk zona bebas debu di dekat matahari, yang telah dipostulatkan tetapi belum terdeteksi secara langsung. "Gambar rinci dari PSP juga menunjukkan variasi spasial dalam angin matahari yang konsisten dengan variasi dalam medan magnet matahari pada permukaannya, dan mengungkapkan gumpalan kecil plasma yang dikeluarkan dari matahari dan membentuk bagian dari angin matahari muda," "Verscharen menulis.
Yang terbaik belum datang
Jawaban angin-surya adalah jawaban parsial pada saat ini, dan masih belum jelas bagaimana tepatnya korona dipanaskan secara dramatis (meskipun hasil baru memberikan beberapa petunjuk menarik). Tetapi tim PSP memiliki banyak waktu untuk mengisi kekosongan, karena hasil yang baru dipublikasikan ini hanyalah permulaan. Wahana antariksa ini dirancang untuk terus mempelajari matahari hingga tahun 2025, dan bagian perihelionnya akan terus semakin dekat dan lebih dekat, berkat flybridge lintasan memahat lintasan Venus.
Orbit sains final PSP, misalnya, akan membawanya hanya dalam 3,83 juta mil (6,16 juta km) dari permukaan matahari dan menampilkan kecepatan tertinggi sekitar 430.000 mph (690.000 km / jam).
Dan pendekatan dekat di masa depan ini akan menjadi lebih sering, karena jalur PSP di sekitar matahari akan menyusut. Periode orbit probe saat ini sekitar 150 hari Bumi tetapi akan menjadi 88 hari pada akhir misi.
Lamanya misi itu akan memungkinkan tim PSP untuk mempelajari matahari pada berbagai tahapan siklus aktivitas 11 tahun. Jadi, pesawat ruang angkasa yang mencium matahari harus mengumpulkan rim data menarik yang membuat para peneliti sibuk untuk waktu yang lama.
"Diharapkan bahwa data PSP akan memandu pemahaman kita tentang matahari dan angin matahari selama bertahun-tahun," tulis Verscharen. "Model dan teori baru akan dimotivasi oleh penemuan pesawat ruang angkasa, dan pengetahuan ini akan ditransfer ke bintang lain dan plasma astrofisika di seluruh alam semesta."
- Beginilah Bumi Terlihat Seperti Saat Anda Menuju Matahari
- Solar Quiz: Seberapa Baik Anda Tahu Matahari Kita?
- Luncurkan Foto! Probe Solar Parker NASA Ledakan untuk Menyentuh Matahari
Kisah ini diperbarui pada pukul 2 siang. EST akan memasukkan pernyataan dari David McComas.
Buku Mike Wall tentang pencarian kehidupan alien, "Di luar sana"(Grand Central Publishing, 2018; diilustrasikan oleh Karl Tate), sedang keluar sekarang. Ikuti dia di Twitter @michaeldwall. Ikuti kami di Twitter @Spacedotcom atau Facebook.
