Solar Orbiter kuvasi ensimäistä kertaa Auringon etelänapa-aluetta

KAK/ESA tiedote 11.6.2025 – Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Solar Orbiter -luotaimen rataa muutettiin hiljattain niin, että se pystyy tekemään havaintoja Auringon napa-alueista. Aikaisemmin napa-alueita ei ole voitu kuvata, sillä täältä Maasta näemme vai hiukan (maksimissaan noin 7°) napa-alueille silloin, kun Auringon näennäinen kallistuskulma sen mahdollistaa pari kertaa vuodessa. Myös tähän asti kaikki ^[1] Aurinkoa havaitsemaan lähetetyt luotaimet ovat pysytelleet suunnilleen ekliptikan tasossa (Maan radan taso Auringon ympäri), joten napa-alueet ovat jääneet hyvin vähäiselle tukkimiselle.

Solar Orbiter ^[2] saavutti 23. maalikuusta (2025) toistaiseksi suurimman kulman (noin 17°) Aurinkoon. Tämä mahdollisti ensimmäisten, aikaisempaa suuremman tarkkuuden havainnot Auringon etelänapa-alueesta. Toistaiseksi saadun datan ja kuvien tutkiminen on alkuvaiheissaan, joten kovin suuria otsikoita niistä ei vielä voi revitellä. Kuvat ovat kuitenkin aikaisempaa tarkempia ja sisältävät moni mielenkiintoisia yksityiskohtia.

Solar Orbiterin rataa ekliptikan suhteen kallistetaan edelleen tulevien Venus-planeetan ohilennoilla. Nykyinen rata muutetaan 24.12.2026 siten, että se saavuttaa 24° kallistuskulman. Tämän jälkeen seuraava ratamuutos tehdään 18.3.2028, jolloin Venuksen ohilennon ^[3] tarkoituksena on muuta rataa siten, että luotain voi tehdä napa-alueiden havaintoja 33° kulmasta. Tämä avaa jo erinomaisen näkymän napa-alueille ja mahdollistaa aikaisemman suuremman tarkkuuden niin dataa kerättäessä kuin valokuvatessakin.

Yllä olevassa kollaasissa näkyy Auringon etelänapa, joka on mitattu 16. – 17. maaliskuuta 2025, jolloin Solar Orbiter havaitsi Aurinkoa noin 15 asteen kulmassa ekliptikan alapuolelta. Tämä oli tehtävän ensimmäinen korkean kulman havaintokampanja, vain muutama vuorokausi ennen kuin luotaina saavutti ratansa nykyisen 17° kaltevuuden.

Kuvat on ottanut kolme Solar Orbiterin tieteellistä instrumenttia: Polarimetric and Helliosisminen Imager (PHI), Extreme Ultraviolet Imager (EUI) ja Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) -instrumentti. 

Laitteet tarkkailevat Aurinkoa eri tavalla. PHI kuvaa Aurinko näkyvässä valossa (vasemmalla ylhäällä) ja kartoittaa Auringon pinnan magneettikenttää (yläkeskus). EUI kuvaa aurinkoa ultraviolettivalossa (oikealla), paljastaen miljoonan asteen latautuneen kaasun Auringon ulkoilmakehässä, koronassa. SPICE-instrumentti (alarivi) kuvaa aallonpituuksilla, jotka tulevat Auringon pinnan yläpuolella olevista eri lämpötiloista, ja ne edustavat Auringon kaasukehän eri kerroksia.

Vertaamalla näiden kolmen kuvantamislaitteen täydentäviä havaintoja ja analysoimalla voimme oppia siitä, miten materiaali liikkuu Auringon ulommissa kerroksissa. Tämä voi paljastaa odottamattomia kuvioita, kuten polaariset pyörteet (pyörivä kaasu), jotka ovat samanlaisia kuin Venuksen ja Saturnuksen napojen ympärillä. Auringon polaaripyörteet on vasta hiljattainen havaittu, joten tutkimustietoa niistä on erittäin niukasti.

Nämä uraauurtavat uudet havainnot ovat myös avainasemassa Auringon magneettikentän ymmärtämisessä ja sen ymmärtämisessä, että se kääntyy noin 11 vuoden välein, samaan aikaan auringon aktiivisuuden huipun kanssa. 11-vuotisen aurinkosyklin nykyiset mallit ja ennusteet eivät pysty ennustamaan tarkalleen, milloin ja kuinka voimakkaasti Aurinko saavuttaa aktiivisimman tilansa.

 

Sekava magnetismi

Yksi ensimmäisistä tieteellisistä havainnoista Solar Orbiterin polaarisista havainnoista on havainto, että etelänavalla Auringon magneettikenttä on tällä hetkellä hyvin sekavassa tilassa. Normaalilla magneetilla on selkeästi pohjois- ja etelänapa. Sen sijaan PHI-instrumentin magneettikenttämittaukset osoittavat, että Auringon etelänavalla on sekä pohjois- että etelänapaisia magneettikenttiä.

Sekava tila johtuu siitä, että nyt Auringon aktiivisuus on maksimissa, jolloin magneettikentän suunta vaihtuu. Missään vaiheessa magneettikenttä ei häviä kokonaan, vaan suunnan vaihto tapahtuu siten, että erinapaisten kenttien koko pienenee ja ne sijoittuvat lomittain. Lopulta magneettisten alueiden koko alkaa kasvaa (ja vastakkaisten alueiden pienetä), jolloin aikaisemmalle tilanteelle vastakkainen kentän suunta vahvistuu. Auringon aktiivisuusjakso (=auringonpilkkujakso) on suunnilleen yhden toista vuoden pituinen. Se on kuitenkin vain puolet magneettisesta jaksosta, jonka pituus on suunnilleen 22 vuotta. Magneettikentän polaarisuus on suurimmillaan noin 5 – 6 vuoden kuluttua.

PHI:n näkemys koko Auringon magneettikentästä asettaa nämä mittaukset kontekstiin. Mitä tummempi väri (punainen/sininen), sitä vahvempi magneettikenttä on näkökentän varrella Solar Orbiterista aurinkoon.

Vahvimmat magneettikentät löytyvät kahdesta kaistasta Auringon ekvaatorin kummallakin puolella. Tummanpunaiset ja tummansiniset alueet korostavat aktiivisia alueita, joissa magneettikenttä keskittyy auringonpilkkuihin Auringon pinnalla.

Samaan aikaan sekä Auringon etelä- että pohjoisnavat ovat pilkullisia punaisilla ja sinisillä laikkuilla. Tämä osoittaa, että pienessä mittakaavassa Auringon magneettikentällä on monimutkainen ja jatkuvasti muuttuva rakenne.

 

SPICE mittaa liikkumista ensimmäistä kertaa

Toinen mielenkiintoinen "ensimmäinen" Solar Orbiterille tulee SPICE-instrumentista. Kuvantamisspektrografina SPICE mittaa tiettyjen kemiallisten alkuaineiden – vedyn, hiilen, hapen, neonin ja magnesiumin – emittoivat spektrit tietyissä lämpötiloissa. Viimeisen viiden vuoden ajan SPICE on käyttänyt tätä paljastaakseen, mitä tapahtuu eri kerroksissa Auringon pinnan yläpuolella.

Nyt SPICE-tiimi on ensimmäistä kertaa myös onnistunut käyttämään spektrilinjojen tarkkaa seurantaa mitatakseen, kuinka nopeasti aurinkomateriaali liikkuu. Tämä tunnetaan nimellä "Doppler-mittaus.

Tuloksena oleva nopeuskartta paljastaa, miten aurinkomateriaali liikkuu tietyssä Auringon kerroksessa. Kuvissa nähdään hiili-ionien sijaintia ja liikkumista ohuessa kerroksessa, jota kutsutaan siirtymäkerrokseksi, jossa Auringon lämpötila nousee nopeasti 10 000 K:sta satoihin tuhansiin Kelvineihin.

Ratkaisevaa on, että Doppler-mittaukset voivat paljastaa, miten hiukkaset poistuvat Auringosta aurinkotuulena.

 

Nämä ovat vain ensimmäisiä havaintoja, jotka Solar Orbiter on tehnyt sen uudella kiertoradalla, ja suurin osa tästä ensimmäisestä datajoukosta odottaa vielä lisäanalyysiä. Solar Orbiterin ensimmäisen täyden napa-alueen karetoituksen täydellisen data-aineiston odotetaan saapuvan Maahan lokakuuhun 2025 mennessä. Kaikki kymmenen Solar Orbiterin tieteellistä välinettä keräävät ennennäkemätöntä tietoa tulevina vuosina.

 

 

Viitteet

[1] Ainoa poikkeus tähän on ESA/NASA Ulyses -tehtävä (1990 – 2009), joka lensi Auringon napojen yli, mutta sillä ei ollut minkäänlaista kuvantamislaitteita. Solar Orbiterin havainnot täydentävät Ulysses'iä tekemiä havaintoja

[2] Solar Orbiter on ESA:n ja NASA:n kansainvälisen yhteistyön tehtävä, jota operoi ESA. Solar Orbiterin Polarimetric and Heliosemismic Imager (PHI) -instrumenttia johtaa Max Planck Institute for Solar System Research (MPS), Saksa. Extreme Ultraviolet Imager (EUI) -laitetta johtaa Belgian kuninkaallinen observatorio (ROB). Spektrikuvaus Coronal Environment (SPICE) -instrumentilla on Euroopan johtama tutkimuslaite, jota johtaa Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS) Pariisissa, Ranskassa.  

[3] Näiden ohilentojen jälkeen tehdään vielä kaksi muuta Venuksen ohilentoa: 10.6.2029 ja 3.9.2030, joilla muokataan luotaimen perihelietäisyyttä Auringosta.