Odkrycia, zebrane w ciągu ośmiu miesięcy przez instrument o nazwie Upgraded Coronal Multi-channel Polarimeter (UCoMP), zostały właśnie dokładnie opisane w artykule naukowym opublikowanym w periodyku Science. Burze słoneczne są napędzane głównie przez pole magnetyczne Słońca, ale obserwowanie tego pola w koronie, górnej warstwie atmosfery Słońca nie należy do rzeczy łatwych. Niewiele instrumentów jest w stanie ten obszar obserwować, a nawet kiedy to robią, to są w stanie monitorować jedynie niewielkie wycinki korony słonecznej.
Teraz, po raz pierwszy w historii dzięki połączeniu sejsmologii koronalnej i danych UCoMP, naukowcy mogą w końcu tworzyć spójne, całościowe obrazy pola magnetycznego Słońca — podobne do tych, które są widoczne podczas zaćmienia Słońca. Według Zihao Yang, głównego autora opracowania, nowe dane będą w stanie wypełnić olbrzymie luki w naszej wiedzy o polu magnetycznym Słońca, a tym samym lepiej prognozować pogodę kosmiczną.
Czytaj także: Największa zagadka Słońca rozwiązana. Dlaczego korona słoneczna jest tak gorąca?
Od dawna potrafimy mierzyć pole magnetyczne na powierzchni Słońca, czyli w tzw. fotosferze. Korona słoneczna to jednak zupełnie inna bajka i inny poziom trudności. Naukowcy od dawna zastanawiali się, w jaki sposób można by było stworzyć trójwymiarowy model struktury i zmian w polu magnetycznym korony słonecznej. Taki model pozwoliłby skutecznie przewidywać burze słoneczne. Problem jednak w tym, że duże teleskopy słoneczne, takie jak DKIST (Daniel K. Inouye Solar Telescope) o średnicy zwierciadła wynoszącej aż 4 metry są w stanie obserwować koronę słoneczną niezwykle dokładnie, ale jedynie niewielki jej wycinek naraz.
Okazało się zatem, że do pomiarów globalnego pola magnetycznego korony znacznie lepiej nadaje się znacznie mniejszy teleskop UCoMP, którego zwierciadło ma znacznie mniej imponującą średnicę 20 centymetrów. Taki instrument jest w stanie obserwować całą koronę słoneczną jednocześnie, choć oczywiście w niższej rozdzielczości.
UCoMP to koronograf, czyli z definicji instrument, który blokuje światło tarczy słonecznej tak, aby można było obserwować samą koronę. Jego szerokie pole widzenia umożliwia badanie całego słońca w większość dni, oferując pełniejszy obraz jego aktywności magnetycznej.
W ramach swojego projektu badawczego naukowcy zastosowali metodę zwaną sejsmologią koronalną, która wykorzystuje fale magnetohydrodynamiczne do tworzenia map siły i kierunku koronalnego pola magnetycznego w dwóch wymiarach. W trakcie obserwacji prowadzonych między lutym a październikiem 2022 r. wykonano 114 map pola magnetycznego — prawie jedną co drugi dzień.
Badania te pozwoliły również naukowcom po raz pierwszy zmierzyć pole magnetyczne w pobliżu biegunów słońca. Chociaż biegunów nie można bezpośrednio obserwować z Ziemi, UCoMP był w stanie uchwycić emisje z tych regionów dzięki lepszej jakości danych i faktowi, że słońce znajdowało się w pobliżu maksimum słonecznego, kiedy emisje są silniejsze.
Czytaj także: Niezwykłe zdjęcia korony słonecznej odsłaniają jej magnetyczne sekrety
Yang i jego współpracownicy mają nadzieję połączyć swoje badania z innymi technikami, aby opracować pełny trójwymiarowy model koronalnego pola magnetycznego. Zrozumienie pełnej struktury 3D jest niezbędne do określenia, w jaki sposób korona gromadzi energię, która uwalniana jest następnie w rozbłyskach słonecznych.
Cały problem w tym, że uzyskanie pełnego trójwymiarowego widoku koronalnego pola magnetycznego wymaga z jednej strony dużego teleskopu, a z drugiej globalnego pola widzenia. Aktualnie powstaje już projekt Obserwatorium Koronalnego Magnetyzmu Słonecznego (COSMO), 1,5-metrowego teleskopu słonecznego, który spełniałby wszystkie te wymagania.
Praca Yang to znaczący postęp w zrozumieniu pola magnetycznego Słońca i tego, jak ewoluuje ono z dnia na dzień. Ta nowa możliwość monitorowania koronalnego pola magnetycznego jest niezbędna do ulepszenia metod prognozowania burz słonecznych i przygotowania się na ich potencjalne skutki dla infrastruktury na powierzchni Ziemi. Nikt wszak zapewne nie chciałby obudzić się w świecie, w którym nie istnieje infrastruktura energetyczna, a powrót energii elektrycznej planowany by był w perspektywie lat. Słońce jest w stanie dokonać takich zniszczeń. Kluczowe zatem jest to, abyśmy byli w stanie takie zagrożenie przewidzieć i się na nie przygotować.