La missió Solar Orbiter dirigida per l’Agència Espacial Europea (ESA) va ser llançada a l’espai exitosament el passat 10 de febrer, amb l’objectiu de respondre a les preguntes més fonamentals sobre el nostre sistema solar. Des d’aleshores, ja ha realitzat el primer apropament al Sol, revelant-ne algunes sorpreses sobre la seva superfície.
Els objectius
Dirigida per l’Agència Espacial Europea (ESA) en col·laboració amb l’Agència Espacial Nord-americana (NASA), la missió pretén donar respostes a algunes de les preguntes més fonamentals sobre el nostre Sistema Solar. Des de la seva concepció, Solar Orbiter es va dissenyar per tal de poder apropar-se al Sol, orbitar per sobre dels pols i agafar-ne imatges, fet que la seva predecessora Ulysses, -que va sobrevolar els pols solars el 1990 i va aportar el primer mapa de l’heliosfera- no va poder aconseguir al no estar dotada de càmeres.
Entre els objectius científics de la missió, que s’allargarà durant els propers 7 anys, es troba mesurar detalladament algunes característiques de l’astre com el seu camp magnètic i els nivells de radiació de l’heliosfera interna, o estudiar-ne el disc i el vent solar. Els investigadors també esperen obtenir dades concretes sobre l’estrella, que ajudin a entendre i preveure la formació de tempestes solars i altres fenòmens que afecten directament al nostre planeta.
Els instruments
Solar Orbiter és un satèl·lit científic de 1.800kg de pes que arriba als 18 metres de longitud amb els panells solars desplegats. Està previst que s’acosti al Sol fins a situar-se a una distància rècord de tan sols 42 milions de quilòmetres. Per tal que els seus instruments i telescopis puguin suportar la radiació i les altes temperatures - de fins a 500ºC quan arribi al punt màxim d’apropament-, la sonda està protegida amb un escut tèrmic negre de 40 cm de gruix, fet de titani recobert de fosfat.
La missió està dotada tant amb instruments que contenen càmeres per agafar imatges des de la distància com amb sensors de plasma per prendre mesures “in situ”. En total, el satèl·lit compta amb 10 instruments i 27 sensors diferents. Un dels instruments és SO/PHI, - acrònim de les sigles en anglès per Solar Polarimetric and Helioseismic Imager-, on participen els investigadors de l’ICCUB Jose M. Gomez, Manuel Carmona, José Bosch, Albert Casas i David Roma, així com Atilà Herms. SO/PHI és l‘encarregat de mesurar el camp magnètic a la superfície del Sol i fer un sondeig del seu interior, a diferents longituds d’ona i amb diverses polaritzacions de la llum, tal i com ens explicaven els tres enginyers a la jornada organitzada el passat mes de febrer. L’equip de Jose Maria Gómez ha participat en el desenvolupament de SO/PHI, desenvolupant-ne el Sistema d’Estabilització d’Imatge i tot el programari associat. També van realitzar la integració de les peces i la posada en marxa. L’estabilitzador permet corregir el moviment relatiu entre la plataforma i el Sol, i assegurar que es poden aconseguir els magnetogrames amb la qualitat desitjada.
El llançament
Després de patir retards i retalls pressupostaris durant els darrers anys, el llançament de la sonda Solar Orbiter es va produir finalment el passat 10 de febrer de 2020. Gràcies al coet US Atlas V 411, la nau va enlairar-se des del Centre Espacial Kennedy de la NASA a Cap Canaveral, Florida, als Estats Units.
L’investigador José Maria Gómez-Cama, membre de l’ICCUB i del departament d’Enginyeria Electrònica i Biomèdica de la UB, va ser un dels assistents de la ESA al llançament a Cap Canaveral. També es va convidar la investigadora de l’ICCUB Àngels Aran, membre del departament de Física Quàntica i Astrofísica, que ha participat al desenvolupament de la part científica de la missió.
Tant el llançament com els dies previs van generar molt interès en mitjans de comunicació d'arreu del món. El llançament va ser transmès en directe a través dels canals de la ESA i la NASA.
{"preview_thumbnail":"/sites/serviastro/files/styles/video_embed_wysiwyg_preview/public/video_thumbnails/6GTIqBFmD2Q.jpg?itok=tv5nnJuC","video_url":"https://youtu.be/6GTIqBFmD2Q","settings":{"responsive":1,"width":"840","height":"480","autoplay":0},"settings_summary":["Vídeo incrustat (Responsiu)."]}
Les primeres fotografies de la superfície solar
El 15 de juny va complir el seu primer apropament, quedant a tan sols 77 milions de quilòmetres de la superfície solar. Les fotografies que va prendre gràcies al sensor d’imatges d’alta resolució Extreme Ultraviolet Imager (EUI per les seves sigles en anglès) han sorprès fins i tot els propis investigadors. En paraules de David Berghmans, del Real Observatori de Bèlgica (ROB) i investigador principal de l’instrument a bord de la nau, “Quan van arribar les primeres imatges, eren molt millors del que podíem esperar”.
A la dreta, les primeres imatges del Sol captades per Solar Orbiter el 30 de maig de 2020. Una de les característiques que els investigadors van observar a les fotografies son uns flaixos de llum a la seva superfície, semblants a resplendors o centelleigs solars però molt més petits que els que ja es coneixien, que han anomenat “fogates” o “campfires” en anglès. Els experts creuen que aquestes fogates podrien ser part del procés d’escalfament de la corona solar – la capa externa de l’atmosfera del Sol-.
Els investigadors han obtingut diversos tipus d’imatges. El primer grup d’imatges anomenades PHI – FDT corresponen al disc solar complet. No es poden distingir els detalls ni estructures concretes, ja que es van prendre a una distancia massa allunyada del Sol, com per poder diferenciar-ho en alta resolució. El segon grup d’imatges són les anomenades PHI-HRT són el resultat d’aplicar un inversor electrònic sobre les observacions fetes pel telescopi d’alta resolució HRT. Són les primeres que es prenen des de l’espai i de manera autònoma.
Les dues imatges de l’esquerra són magnetogrames, mapes indicatius del camp magnètic a la fotosfera solar, que indiquen amb la variació de color les variacions en la intensitat del camp magnètic. El camp magnètic del Sol té dues polaritats; la Nord apareix representada en color verd, i la Sud en color marró. La imatge inferior deixa veure algunes estructures, que indiquen petits camps magnètics a molt petita escala.
Les dues imatges centrals representen la intensitat del continu, en les que la brillantor equival aproximadament a temperatura; allò més brillant és més calent. En mirar-les de prop es distingeixen unes bombolles, que els investigadors anomenen granulació, que són bombolles gegants de gas solar. El color més vermell correspon als grànuls brillants, i el color més blanc als intersticis intergranulars.
Les dues imatges de la dreta il·lustren la component de velocitat al llarg de la línia de visió, indicant quan el gas s’apropa cap a nosaltres (en blau) i quan s’allunya (en vermell). En comparar la imatge d’alta resolució de velocitat (PHI-HRT LoS velocity) amb la d’alta resolució del continu (PHI-HRT photospheric contínuum) veiem que les parts blaves que s’acosten coincideixen amb el grànuls brillants, i les parts vermelles que s’allunyen amb els intersticis. Això ens indica que el material calent més brillant es menys dens i puja fins que es refreda, en un procés de convecció com el que ocorre amb l’aigua bullint.
Observem a les imatges de la dreta un exemple d’efecte Doppler, on es produeix la variació d’una freqüència aparent d’una ona produït pel moviment relatiu de la font respecte l’observador. En el cas de la llum, el desplaçament cap al roig o blau; la figura del disc sencer indica que mig Sol s’acosta (blau) i mig s’allunya (roig), confirmant un moviment de rotació sobre el seu propi eix.
Aquestes primeres imatges també serviran per re-calibrar i ajustar els instruments del satèl·lit. A Solar Orbiter encara li queda un llarg camí per endavant.