10 Minute
Un nou time-lapse al misiunii Proba-3 a ESA înlătură orbirea Soarelui pentru a evidenția coroana solară interioară într-o nuanță palidă de galben și surprinde o succesiune de erupții de prominență neobișnuite. Folosind două sateliți care zboară într-o formație extrem de precisă, Proba-3 creează eclipse artificiale care permit instrumentelor să studieze regiuni în mod normal ascunse în spatele discului strălucitor al Soarelui. Pe lângă imagini, această observație oferă date cruciale pentru înțelegerea dinamicii plasmei solare și pentru prognoza vremii spațiale.
Ceila doi sateliți ai Proba-3 zboară în formație precisă la aproximativ 150 m distanță pentru a forma un coronograf extern în spațiu, un satelit eclipsând Soarele pentru a permite celuilalt să studieze coroana solară altfel invizibilă.
How Proba-3 forges an eclipse in orbit
Proba-3 este o misiune experimentală a ESA alcătuită din doi sateliți mici care zboară la aproximativ 150 de metri distanță, menținând un control orbital și de poziționare extrem de fin. Când cei doi sateliți sunt aliniați corect, cel din față blochează fotosfera solară, iar partenerul din spate, care poartă instrumentul ASPIICS, funcționează ca un coronograf extern care imaginează coroana slabă fără interferența luminii directe a Soarelui. Conceptual, este ca o eclipsă totală creată la comandă — dar realizată în spațiu, repetabilă și controlabilă, astfel încât atmosferă exterioară rarefiată a Soarelui poate fi expusă studiului științific.
Tehnologia necesară pentru a obține această configurație include sisteme avansate de metrologie relativă, senzori optici și cu laser pentru măsurarea pozițiilor relative, precum și propulsie fină pentru corecțiile de formare. Controlul formării implică atât modelare dinamica orbitală, cât și algoritmi de control în timp real care compensează perturbațiile cauzate de gravitația Pământului, presiunea radiativă și mici forțe neprevăzute. Această arhitectură face posibilă obținerea unor eclipse artificiale care durează suficient pentru campanii de observare detaliate, permițând studiul proceselor coronei solare cu o fidelitate imposibilă pentru un singur coronograf montat pe un singur satelit.
Animația combină date de la coronograful ASPIICS al Proba-3 (coroana solară interioară în galben) și de la Atmospheric Imaging Assembly (AIA) de la observatorul Solar Dynamics Observatory al NASA (discul solar în portocaliu închis).
What the time-lapse shows: rare, fast prominence eruptions
Într-o fereastră concentrată de observație din data de 21 septembrie 2025, ASPIICS a înregistrat câte un cadru la fiecare cinci minute și a documentat trei erupții distincte de prominență pe parcursul a cinci ore. Aceste structuri sunt coloane sau bucle de plasmă mai rece și mai densă, suspendate deasupra photosferei, care se pot întinde, fragmenta și erupt — proiectând material solar în spațiu. Observarea mai multor erupții într-un interval atât de scurt este relativ rară; secvența Proba-3 surprinde dinamica lor cu claritate, permițând analiza detaliată a vitezei, accelerării și modului în care materialul prominenței interacționează cu câmpurile magnetice coroniar.
Erupțiile rapide pot fi evaluate pentru a extrage parametri fizici importanți: viteza de ejection, masa estimată a materialului ejectat, densitatea electronilor și câmpurile magnetice asociate. Aceste informații sunt cruciale pentru modelarea inițierii ejectărilor de masă coronală (CME — coronal mass ejections) și pentru estimarea riscului ca o astfel de structură să devină un eveniment semnificativ pentru vremea spațială. Datele temporale fine (cadence) obținute cu ASPIICS permit determinarea momentelor de destabilizare și a posibilelor mecanisme de reconectare magnetică sau instabilități MHD (magnetohydrodinamice) implicate.
Andrei Zhukov de la Observatorul Regal din Belgia, investigator principal pentru ASPIICS, explică că structurile de prominență au temperaturi mult mai scăzute decât coroana: prominențele tipice pot avea temperaturi în jur de 10 000 grade Celsius, comparativ cu coroana, care are temperaturi de ordinul milioanelor de grade. Această diferență de temperatură și densitatea relativ mai mare determină comportamentul lor dinamic și modul în care apar în imagini filtrate spectral, oferind indicii despre compoziția și condițiile fiziologice locale din coroana interioară.
Why the corona appears yellow and what we learn from spectral filters
ASPIICS folosește un set de filtre spectrale și linii spectrale distincte pentru a izola emisia provenită de la elemente specifice din atmosfera solară. Prominențele surprinse în acest time-lapse au fost înregistrate pe o linie spectrală a heliului, care colorează plasma eruptivă într-o nuanță galbenă asemanătoare cu ceea ce observatorul uman ar vedea în timpul unei eclipse totale dacă s-ar folosi acel filtru. În paralel, Solar Dynamics Observatory (SDO) furnizează imagini complementare ale discului solar pe o altă linie de heliu, pentru a oferi context pentru vederea coronografică.
Glowingul galben slab din fundal nu reprezintă o radiație termică directă a plasmei foarte fierbinți, ci lumina soarelui dispersată de electronii liberi din coroana exterioară — ceea ce se denumește K-coroană. Această lumină dispersată urmărește subtil structurile magnetice și variațiile de densitate din atmosfera exterioară a Soarelui, iar prin analiza ei se pot reconstrui hărți de densitate, se pot estima profile electronice și se pot studia conexiunile între regiuni coroniar diferite chiar și în absența unor erupții majore.
Folosirea combinațiilor de filtre (de exemplu, pentru heliu, hidrogen alfa, sau benzi de continuum pentru lumina dispersată) permite separarea componentelor de emisie: liniile de emisie rensează despre excitația atomică și densitate, în timp ce continuumul K-coroanei probează dispersia Thomson a luminii pe electroni liberi. Prin calibrare atentă și corecții de fond, cercetătorii pot extrage parametri fizici și pot testa ipoteze despre procesele de încălzire coroniar și dinamica plasmatică la scară mică și mare.
Filling a gap in solar observations
Observațiile de la sol realizate în timpul eclipsei totale oferă doar scurte momente de vizibilitate a coroanei interioare, iar coronagrafii convenționali montați pe un singur satelit sunt limitați de difracție și lumină strălucită reziduală. Tehnica cu sateliți pereche a Proba-3 permite imagistică continuă și de înaltă fidelitate a coroanei interioare, acoperind o lacună observațională care a persistat mult timp în heliosferă. Eclipsele artificiale repetate furnizează acces stabil la regiunea în care are loc accelerarea vântului solar, restructurarea magnetică și stadiile incipiente ale CME-urilor.
Accesul continuu este esențial pentru a înțelege cum caracteristici localizate mai reci, precum prominențele, interacționează cu coroana înconjurătoare, care are temperaturi de ordinul milioanelor de grade. Interacțiunile și transferurile de energie dintre structurile reci și mediul fierbinte pot furniza semințe pentru evenimente de vreme spațială mai extinse, care, în cele din urmă, pot afecta Pământul, sateliții, comunicațiile și rețelele electrice. Datele Proba-3 permit, de asemenea, testarea și rafinarea modelelor numerice 3D MHD utilizate pentru simularea inițierii CME-urilor și a propagării lor în heliosferă.
Mission and technology highlights
- Formation flying: Cei doi sateliți mențin poziții relative la ordinul câtorva metri folosind senzori de abordare relativă, metrologie opto-electronică și sisteme de propulsie fină. Această realizare inginerească complexă include procesarea datelor de la senzori în timp real, algoritmi de control robusti și predictivi și testări extensive în dinamica formării.
- ASPIICS instrument: Proiectat pentru a bloca discul solar și a imagina lumina coronală slabă cu ajutorul mai multor filtre spectrale, ASPIICS dezvăluie atât lumina dispersată de electroni (K-coroana), cât și liniile de emisie specifice elementelor precum heliul. Instrumentul include mecanisme de calibrare, sisteme de stabilizare a imaginii și o cameră optimizată pentru contrast sporit în regiunea coronei interioare.
- Cadence and coverage: Cadenta de imagine utilizată în secvența prezentată (un cadru la fiecare cinci minute) și eclipsele repetabile permit realizarea unor time-lapse-uri care surprind procese dinamice coroniar. Pentru campanii de studiu detaliate, această combinație de timp și rezoluție spațială este esențială pentru diagnosticarea fenomenelor tranzitorii și pentru compararea cu observații sincrone furnizate de alte observatoare solare.
What this means for solar physics and space weather
Capacitatea Proba-3 de a rezolva coroana interioară ajută oamenii de știință să urmărească modul în care energia magnetică acumulată lângă suprafața Soarelui se convertește în energie cinetică în timpul erupțiilor. Observațiile erupțiilor de prominență informează modelele de inițiere și propagare timpurie a CME-urilor — un ingredient critic pentru prognoza vremii spațiale, care poate perturba sateliții, comunicațiile, sistemele GNSS și rețelele electrice de pe Pământ. Prin cuantificarea parametrilor inițiali ai unei erupții (masă, energie, viteza de expulzare), modelele de predicție pot estima mai bine impactul potențial asupra mediului geo-spațial.
În plus, observarea continuă a coroanei interioare oferă informații despre posibilele mecanisme de încălzire a coronei — o problemă fundamentală în heliosferă și fizica plasmei. Discutate teorii, precum încălzirea prin undele Alfvén sau prin reconectare magnetică mică și frecventă, pot fi evaluate prin analiza structurii magnetice, a fluctuațiilor de densitate și a distribuției de temperatură obținute din combinația de imagistică spectrala și continuum. Această sinergie între observație și modelare sporește autoritatea datelor și utilitatea lor pentru comunitatea de cercetare și pentru agențiile care se ocupă de operațiuni spațiale și protecție împotriva evenimentelor de vreme spațială.
Expert Insight
Dr. Maya R. El-Amin, astrofiziciană specializată în instrumentație pentru heliosferă, subliniază că imagistica continuă a coronei interioare oferită de Proba-3 constituie un nou laborator pentru studiul destabilizării prominențelor și evoluției lor către erupții mai ample. Combinația acestor vizualizări cu contrast ridicat ale coronografului cu date provenite de la alte observatoare solare și in situ (de exemplu, sondelor care măsoară particulele și câmpurile magnetice) ne dă o imagine stratificată a mecanicilor erupțiilor și îmbunătățește capacitatea de predicție.
Pe măsură ce Proba-3 își continuă operațiunile, comunitatea științifică va exploata seturile sale de date pentru indicii privind încălzirea coronei, topologia magnetică și declanșatorii erupțiilor. Fiecare eclipsă controlată aduce la lumină structuri ale Soarelui anterior ascunse, avansând atât heli-fizica fundamentală, cât și prognoza practică a vremii spațiale, având aplicații directe pentru protecția infrastructurilor tehnologice moderne.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu