Mjerenja sonde Parker Solar Probe otkrila su pravilan magnetski obrazac u naizgled neuređenoj turbulenciji Sunčeva vjetra. Promjene magnetskog polja na većim i manjim prostornim skalama zakreću se u suprotnim smjerovima. Kako se plazma udaljava od Sunca, obrazac se mijenja drukčije nego što predviđaju jednostavni modeli koji uzimaju u obzir samo lokalne uvjete.
Tim Masatomija Iizawe s Tehničkog sveučilišta u Braunschweigu, u suradnji s istraživačima iz Japana i drugih zemalja, objavio je nalaz 13. listopada u časopisu The Astrophysical Journal Letters. Istraživanje prati kako se taj obrazac razvija na prijelazu između većih skala, na kojima se plazma ponaša kao fluid, i manjih, na kojima je presudno gibanje pojedinih čestica.
Magnetsko polje ne mijenja se posve nasumično
Sunčev vjetar je tok električki nabijenih čestica koji izlazi iz Sunčeve vanjske atmosfere i širi se kroz Sunčev sustav. Riječ je o plazmi, u kojoj su gibanje čestica i elektromagnetska polja međusobno povezani. Uz vrtložna gibanja slična onima u zraku ili vodi, u plazmi važnu ulogu imaju elektromagnetski valovi i njihovo međudjelovanje s česticama.
Na većim prostornim skalama plazmu se može opisivati kao fluid. Na manjima taj opis više nije dovoljan: valovi međudjeluju s česticama, a elektroni i ioni ne moraju se gibati jednako. Upravo na prijelazu između tih područja tim je pronašao dva jasno odvojena vrha u spektru magnetskog heliciteta.
Helicitet opisuje zavijenost i povezanost magnetskih struktura. Istraživači su iz mjerenja jedne sonde izveli pojednostavljenu mjeru te veličine. Ona pokazuje smjer zakretanja promjena magnetskog polja duž smjera u kojem je sonda uzorkovala plazmu, ali ne opisuje cijelu trodimenzionalnu strukturu polja.
Gledano od Sunca prema van, promjene magnetskog polja na većim skalama pretežno se zakreću u jednom smjeru, a na manjima u suprotnom. Nalaz se odnosi na promjene magnetskog polja unutar turbulencije, a ne na preokret magnetskih polova cijelog Sunca.
Obrazac se pomiče dok se vjetar širi
Za analizu su korišteni podaci instrumenta FIELDS prikupljeni od 29. rujna do 22. studenoga 2021. Sonda se tijekom tog razdoblja nalazila na udaljenostima od približno 0,1 do 0,8 astronomskih jedinica od Sunca. Jedna astronomska jedinica približno je jednaka udaljenosti Zemlje od Sunca.
S udaljavanjem od Sunca dva se vrha u spektru pomiču prema nižim frekvencijama. Prema pretpostavkama primijenjenima u analizi, to odgovara većim prostornim skalama. Pomak je drukčiji od onoga koji bi se očekivao samo zbog promjene lokalnih svojstava iona ili širenja Sunčeva vjetra.
Autori to tumače kao znak da razvoj magnetskih struktura ovisi i o prijenosu između različitih skala. Modeli koji uključuju samo uvjete na mjestu mjerenja nisu dovoljni da objasne opaženi pomak.
Zašto se obrazac gubi dalje od Sunca?
Na udaljenostima većima od približno pola astronomske jedinice prepoznatljiv se obrazac gubi. Zasad nije jasno nestaje li struktura tijekom širenja plazme ili rezultat ovisi o tome kroz koje je magnetske regije prošla sonda.
Tim navodi mogućnost prelaska preko heliosferskog strujnog sloja, područja koje razdvaja dijelove međuplanetarnog magnetskog polja različite usmjerenosti. Takvi bi prijelazi mogli poremetiti obrazac u mjerenjima. Za provjeru su potrebni podaci s drugih udaljenosti i heliografskih širina, uključujući mjerenja sonde Solar Orbiter.
Turbulencija utječe na prijenos energije kroz Sunčev vjetar i na njegovo međudjelovanje s drugim svemirskim plazmama. Za preciznije modele istraživači sada trebaju objasniti zašto se suprotni magnetski obrasci pomiču prema većim skalama i zašto ih dalje od Sunca više nije moguće jasno razaznati.
