Kosmická loď Solar Orbiter chytí za ocas druhou kometu

Pro kosmickou loď určenou k provádění jedinečných studií Slunce si Solar Orbiter také dělá jméno v průzkumu komet. Po několik dní ve středu 1200-1300 UT 17. prosince 2021 se kosmická loď ocitla v průletu ohonem komety C/2021 A1 Leonard.

Zachycené setkání s informacemi o částicích a magnetickém poli přítomných v ohonu komety. To astronomům umožní studovat způsob, jakým kometa interaguje se slunečním větrem, proměnlivým větrem částic a magnetickým polem, které vycházejí ze Slunce a procházejí sluneční soustavou.

Křížení předpověděl Samuel Grant, postgraduální student Mullard Space Science Laboratory na University College London. Upravil existující počítačový program, který ve srovnání s oběžnými dráhami kosmických lodí s dráhami komety zahrnoval účinky slunečního větru a jeho schopnost tvarovat ohon komety.

„Provedl jsem to s kometou Leonard a Solar Orbiter s několika odhady rychlosti slunečního větru.“ A tehdy jsem viděl, že i při poměrně širokém rozsahu rychlostí slunečního větru to vypadalo, že dojde ke křížení,“ říká.

V době přeletu byla sonda Solar Orbiter relativně blízko k Zemi, 27. listopadu 2021 prolétla kolem, aby provedla gravitační asistenční manévr, který znamenal začátek vědecké fáze mise, a uvedl sondu do kurzu pro její blízkost v březnu 2022. přiblížení ke Slunci. Jádro komety bylo 44,5 milionů kilometrů daleko, blízko planety Venušeale jeho obří ohon se táhl vesmírem až na oběžnou dráhu Země a dále.

Doposud nejlepší detekce ohonu komety ze sondy Solar Orbiter pocházela ze sady přístrojů Solar Wind Analyzer (SWA). Jeho Heavy Ion Sensor (HIS) jasně změřil atomy, ionty a dokonce i molekuly, které lze připsat spíše kometě než slunečnímu větru.

Ionty jsou atomy nebo molekuly, které byly zbaveny jednoho nebo více elektronů a nyní nesou čistý kladný elektrický náboj. SWA-HIS detekoval ionty kyslíku, uhlíku, molekulárního dusíku a molekuly oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého a možná i vody. „Kvůli jejich malému náboji jsou všechny tyto ionty jednoznačně kometárního původu,“ říká Stefano Livi, vedoucí výzkumník SWA-HIS z Southwest Research Institute, Texas.

Když se kometa pohybuje vesmírem, má tendenci obklopovat magnetické pole Slunce kolem sebe. Toto magnetické pole je přenášeno slunečním větrem a roušky vytvářejí diskontinuity, kde se polarita magnetického pole prudce mění ze severu na jih a naopak.

Údaje z magnetometrického přístroje (MAG) skutečně naznačují přítomnost takových struktur magnetického pole, ale pro absolutní jistotu je třeba provést další analýzu. „Jsme v procesu zkoumání některých magnetických poruch v menším měřítku, které vidíme v našich datech, a kombinujeme je s měřeními z částicových senzorů Solar Orbiter, abychom pochopili možný kometární původ,“ říká jejich Lorenzo Matteini, spoluřešitel MAG z Imperial College v Londýně. .

Kromě dat o částicích pořídil Solar Orbiter také snímky.

Metis je multivlnový koronograf společnosti Solar Orbiter. Může provádět ultrafialová pozorování, která vidí Lymanovu alfa emisi vydávanou vodíkem, a může měřit polarizaci viditelného světla. Během 15. a 16. prosince zachytil vzdálenou hlavu komety současně ve viditelném i ultrafialovém světle. Tyto snímky nyní analyzuje přístrojový tým. „Snímky ve viditelném světle mohou naznačovat rychlost, jakou kometa vyvrhuje prach, zatímco ultrafialové snímky mohou udávat rychlost produkce vody,“ říká Alain Corso, spoluřešitel společnosti Metis v CNR-Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Padova. , Itálie.

Data zachytil také Heliospheric Imager Solar Orbiter (SoloHI). Tyto snímky ukazují velké části iontového ohonu komety, které byly pořízeny, když byla samotná kosmická loď uvnitř ohonu. Jak sekvence snímků postupuje, lze pozorovat změny ocasu v reakci na změny rychlosti a směru slunečního větru.

A nebyl to jen Solar Orbiter, kdo sledoval přechod. ESA/NASA SOHO mise a kosmické lodě STEREO-A a Parker Solar Probe NASA z dálky pozorovaly. To znamená, že astronomové nyní mají nejen data z ocasu, ale také kontextové snímky z těchto jiných kosmických lodí (viz obrázky výše).

Křížení ohonu komety jsou poměrně vzácné události. Z těch, které byly odhaleny, byla většina zaznamenána až po události. Mise ESA/NASA Ulysses narazila na tři iontové ohony komety, včetně C/1996 B2 Hyakutake v květnu 1996 a C/2006 P1 McNaught na začátku roku 2007. Samotný Solar Orbiter překročil ohon fragmentující komety C/2019 Y4 ATLAS v květnu a června 2020, krátce po spuštění.

Zatímco rané přelety byly překvapením, obě setkání Solar Orbiteru byla předem předpovězena díky počítačovému kódu vyvinutému Geraintem Jonesem, University College London Mullard Space Science Laboratory a rozšířeným Samuelem.

„Velkou výhodou je, že v podstatě bez úsilí ze strany kosmické lodi můžete ochutnat kometu na obrovskou vzdálenost. To je docela vzrušující,“ říká Samuel, který si nyní prohlíží archivní data z jiných kosmických lodí, které hledají přelety ohonů komet, které byly dosud nepovšimnuty.

Práce také pomáhá budovat zkušenosti pro Mise Comet Interceptor ESA, pro kterou je Geraint vedoucím vědeckého týmu. Mise navštíví dosud neobjevenou kometu, proletí kolem cíle se třemi kosmickými loděmi, aby vytvořila 3D profil „dynamicky nového“ objektu, který obsahuje nezpracovaný materiál přežívající z úsvitu Sluneční soustavy.

Mezitím jsou přístrojové týmy na Solar Orbiter zaneprázdněny analýzou dat komety Leonard nejen z hlediska toho, co jim mohou říci o kometě, ale také o slunečním větru.

„Tento druh dodatečné vědy je vždy vzrušující součástí vesmírné mise,“ říká Daniel Müller, projektový vědec ESA pro Solar Orbiter. „Když se předpovídal přelet ATLAS, stále jsme kalibrovali kosmickou loď a její přístroje.“ Kometa se také rozpadla těsně předtím, než jsme se tam dostali. Ale s kometou Leonard jsme byli úplně připraveni – a kometa se nerozpadla.“

V březnu provede Solar Orbiter svůj zatím nejbližší průlet ke Slunci ve vzdálenosti 0,32 au (přibližně jedna třetina vzdálenosti Země-Slunce, tedy asi 50 milionů kilometrů). Je to jeden z téměř 20 blízkých přechodů ke Slunci, ke kterým dojde během příští dekády. Ty budou výsledkem snímků a dat, a to nejen zblízka, ale také z dosud neviděných polárních oblastí Slunce.

„Se Solar Orbiter se máme na co těšit, jsme teprve na začátku,“ říká Daniel.