ADVERTENTIE

Mars Orbiter Mission (MOM) van ISRO: nieuw inzicht in de voorspelling van zonneactiviteit

WETENSCHAPPENASTRONOMIE & RUIMTEWETENSCHAPMars Orbiter Mission (MOM) van ISRO: nieuw inzicht in de voorspelling van zonneactiviteit

De onderzoekers hebben de turbulentie in de corona van de zon bestudeerd met behulp van radiosignalen die naar de aarde werden gestuurd door de ultra-goedkope Mars-orbiter toen de aarde en Mars in conjunctie waren aan de tegenovergestelde zijden van de zon (de conjunctie gebeurt meestal eens in de ongeveer twee jaar) . De radiosignalen van de orbiter waren door het coronagebied van de zon gegaan op een korte afstand van 10 Rʘ (1 Rʘ = zonnestralen = 696,340 km). Het frequentieresidu van het ontvangen signaal werd geanalyseerd om het coronale turbulentiespectrum te verkrijgen. De bevindingen leken consistent te zijn met de in-situ bevindingen van Parker Solar Probe. Deze studie bood een zeer goedkope mogelijkheid om de dynamiek in het coronale gebied te bestuderen (bij afwezigheid van een zeer dure in-situ zonnesonde) en een nieuw inzicht in hoe onderzoek naar turbulentie in het coronale zonnegebied met behulp van radiosignalen verzonden door een Mars-orbiter to Earth kan de voorspelling van zonneactiviteit helpen verbeteren, wat van groot belang is voor levensvormen en de beschaving op aarde. 

De Mars Orbiter Mission (MOM) van de Indian Space Research Organization (ISRO) werd gelanceerd op 5 november 2013 met een geplande missieduur van 6 maanden. Het heeft zijn levensduur ver overtroffen en bevindt zich momenteel in de verlengde missiefase.  

Een team van onderzoekers gebruikte radiosignalen van de orbiter om de zonnecorona te bestuderen toen de aarde en Mars aan weerszijden van de zon stonden. Tijdens de perioden van conjunctie, die gewoonlijk eens in de ongeveer twee jaar plaatsvinden, kruisen radiosignalen van de orbiter het coronale gebied van de zon tot op 10 Rʘ (1 Rʘ = zonnestralen = 696,340 km) heliohoogte van het centrum van de zon en biedt mogelijkheden om zonnedynamica te bestuderen.  

De zonnecorona is het gebied waar de temperatuur kan oplopen tot enkele miljoenen graden Celsius. De zonnewinden ontstaan ​​en versnellen in dit gebied en overspoelen interplanetaire ruimten die de magnetosfeer van planeten vormen en het ruimteweer nabij de aarde beïnvloeden. Dit bestuderen is een belangrijke noodzaak1. Het hebben van een in-situ sonde zou ideaal zijn, maar het gebruik van radiosignalen (verzonden door ruimtevaartuigen en ontvangen op aarde na een reis door het coronale gebied, biedt een uitstekend alternatief.  

In de recente krant2 gepubliceerd in de Monthly Notices of Royal Astronomical Society, bestudeerden de onderzoekers de turbulentie in het coronale gebied van de zon tijdens een periode van afnemende fase van de zonnecyclus en rapporteren ze dat zonnewinden versnellen en de overgang van subalfvenische naar superalfvenische stroming plaatsvindt rond 10–15 Rʘ. Ze bereiken verzadiging op een relatief lagere heliohoogte in vergelijking met een periode met een hoge zonneactiviteit. Overigens lijkt deze bevinding te worden ondersteund door de directe observatie van Solar Corona door Parker Probe3 .  

Aangezien de zonnecorona een geladen plasmamedium is en intrinsieke turbulentie heeft, introduceert het dispersieve effecten in parameters van elektromagnetische radiogolven die er doorheen reizen. Turbulentie in het coronale medium veroorzaakt fluctuaties in plasmadichtheid die worden geregistreerd als fluctuaties in de fase van radiogolven die door dat medium komen. Radiosignalen die op het grondstation worden ontvangen, bevatten dus de signatuur van zich voortplantend medium en worden spectraal geanalyseerd om turbulentiespectrum in het medium af te leiden. Dit vormt de basis van de coronale radiogeluidstechniek die door het ruimtevaartuig is gebruikt om coronale gebieden te bestuderen.  

Doppler-frequentieresiduen verkregen uit signalen worden spectraal geanalyseerd om het coronale turbulentiespectrum te verkrijgen op heliocentrische afstanden variërend tussen 4 en 20 Rʘ. Dit is het gebied waar zonnewind voornamelijk wordt versneld. De veranderingen in het turbulentieregime worden goed weerspiegeld in spectrale indexwaarden van het temporele frequentiefluctuatiespectrum. Het is waargenomen dat het turbulentievermogensspectrum (tijdelijk spectrum van frequentiefluctuaties) bij een lagere heliocentrische afstand (<10 Rʘ), is afgeplat in gebieden met lagere frequenties met een lagere spectrale index die overeenkomt met het versnellingsgebied van de zonnewind. Lagere spectrale indexwaarden dichter bij het oppervlak van de zon duiden op het energie-invoerregime waar turbulentie nog steeds onderontwikkeld is. Voor grotere heliocentrische afstanden (> 10Rʘ) wordt de curve steiler met een spectrale index van bijna 2/3, wat een indicatie is van traagheidsregimes van ontwikkelde Kolmogorov-type turbulentie waarbij energie door cascadering wordt getransporteerd.  

De algemene kenmerken van het turbulentiespectrum hangen af ​​van factoren zoals de fase van de zonneactiviteitscyclus, de relatieve prevalentie van zonne-actieve gebieden en coronale gaten. Dit werk op basis van MOM-gegevens geeft inzicht in de zwakke maxima van zonnecyclus 24, die wordt geregistreerd als een eigenaardige zonnecyclus in termen van algehele lagere activiteit dan andere eerdere cycli. 

Interessant is dat deze studie een zeer goedkope manier aantoont om turbulentie in het coronale gebied van de zon te onderzoeken en te volgen met behulp van een radiogeluidsmethode. Dit kan enorm nuttig zijn om de zonneactiviteit in de gaten te houden, wat op zijn beurt cruciaal kan zijn bij het voorspellen van al het belangrijke zonneweer, met name in de buurt van de aarde.  

***

Referenties:  

  1. Prasad U., 2021. Ruimteweer, zonnewindstoringen en radio-uitbarstingen. Wetenschappelijk Europees. Gepubliceerd op 11 februari 2021. Verkrijgbaar bij https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/  
  1. Jain R., c.s. 2022. Een onderzoek naar de coronale dynamiek van de zon tijdens de post-maximafase van de zonnecyclus 24 met behulp van S-band radiosignalen van de Indiase Mars-orbitermissie. Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, stac056. In originele vorm ontvangen 26 september 2021. Gepubliceerd 13 januari 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056 
  1. J.C. Kasper et al. Parker Solar Probe betreedt de magnetisch gedomineerde zonnecorona. Fys. ds. Lett. 127, 255101. Ontvangen 31 oktober 2021. Gepubliceerd 14 december 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101 

***

Umes Prasad
Umes Prasad
Redacteur, Wetenschappelijk Europees

Schrijf je in voor onze Nieuwsbrief!

Om op de hoogte te blijven van het laatste nieuws, aanbiedingen en speciale aankondigingen.

- Advertentie -

Meest populaire artikelen

Precisiegeneeskunde voor kanker, neurale aandoeningen en hart- en vaatziekten

Nieuwe studie toont een methode om cellen individueel te onderscheiden...

Hypertrofisch effect van uithoudingsvermogen en de mogelijke mechanismen

Uithoudingsvermogen, of "aërobe" oefening, wordt over het algemeen gezien als cardiovasculaire...

COVID-19: wat betekent de bevestiging van de luchtoverdracht van het SARS-CoV-2-virus?

Er zijn overweldigende bewijzen om te bevestigen dat de dominante...
- Advertentie -
97,902FansLike
62,733volgersVolg
1,901volgersVolg
31abonneesInschrijven