Instrument GLOWS (skrót od GLObal Solar Wind Structure) to nowy polski przyrząd naukowy, zaprojektowany i zbudowany w Centrum Badań Kosmicznych PAN, który został wysłany w kosmos 24 września jako część misji NASA IMAP.
W 2025 roku w kosmos poleciał nowy polski instrument naukowy – GLOWS (GLObal Solar Wind Structure). Jego zadaniem jest obserwacja zjawisk, których nie można dostrzec z powierzchni Ziemi, a które mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia oddziaływań między Słońcem a otoczeniem galaktycznym.
Obserwacje w ultrafiolecie – linia Lyman-α
GLOWS będzie rejestrował promieniowanie w bardzo wąskim zakresie ultrafioletu, tzw. linii Lyman-α o długości fali 121,5 nm. To charakterystyczny „ślad” wodoru, najpowszechniejszego pierwiastka we Wszechświecie.
Na powierzchni Ziemi te obserwacje są niemożliwe, ponieważ atmosfera pochłania promieniowanie tego typu. Dlatego badania muszą być prowadzone z przestrzeni kosmicznej, gdzie instrument ma pełny dostęp do ultrafioletu.
Helioglow – poświata wodoru międzygwiazdowego
W przestrzeni międzygwiazdowej obecny jest rozrzedzony gaz, w dużej mierze zbudowany z atomów wodoru. Promieniowanie słoneczne wzbudza te atomy, a one rozpraszają je w ultrafiolecie, tworząc subtelną poświatę zwaną helioglow.
Rejestrując ten efekt, GLOWS pozwoli określić:
- jak gaz międzygwiazdowy napływa do Układu Słonecznego,
- jak jego rozkład i właściwości zmieniają się pod wpływem Słońca,
- gdzie przebiega granica heliosfery, czyli „bańki” tworzonej przez wiatr słoneczny.
To badania istotne nie tylko dla heliosfery, lecz także dla zrozumienia procesów zachodzących w przestrzeni międzygwiazdowej.
Obserwowany w pobliżu Ziemi wiatr słoneczny jawi się jako stosunkowo jednorodny strumień plazmy, z okazjonalnymi oznakami turbulencji. Trzeba jednak pamiętać, że zanim dotarł do tej odległości, pokonał już ponad 150 milionów kilometrów – i w tym czasie wiele szczegółowych informacji o procesach zachodzących na Słońcu zostało „rozmytych” w przestrzeni międzyplanetarnej. Znacznie bliżej źródła, w pobliżu samej korony słonecznej, obraz wygląda zupełnie inaczej. Dane z sondy Parker Solar Probe pokazują dynamiczne i złożone środowisko, w którym plazma jest nieustannie podgrzewana, przyspieszana i kształtowana przez skomplikowane procesy magnetyczne. To tam należy szukać odpowiedzi na pytanie, jak naprawdę powstaje i ewoluuje wiatr słoneczny. Źródło: NASA Goddard / CIL / Adriana Manrique Gutierrez
Struktura wiatru słonecznego
Wiatr słoneczny to strumień cząstek emitowanych przez Słońce, który kształtuje środowisko całego Układu Słonecznego. Jego zmienność wpływa na warunki w kosmosie w skali planetarnej i międzyplanetarnej.
Jednym z głównych celów GLOWS jest mapowanie struktury wiatru słonecznego w różnych szerokościach heliograficznych – od równika po bieguny Słońca. Dzięki temu powstanie globalny obraz, który pokaże:
- jak zmienia się wiatr w zależności od obszaru Słońca,
- jak ewoluuje w trakcie cyklu aktywności słonecznej,
- jak jego oddziaływanie kształtuje interakcję z gazem międzygwiazdowym.
Część większej całości – misja IMAP
GLOWS jest jednym z dziesięciu instrumentów na pokładzie sondy IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe). Każdy z nich bada inne aspekty przestrzeni kosmicznej – od cząstek energetycznych po pył kosmiczny.
Dane z GLOWS będą uzupełniały obserwacje pozostałych urządzeń, umożliwiając całościową analizę procesów zachodzących na styku heliosfery i przestrzeni międzygwiazdowej. To przykład współpracy, w której specjalistyczne instrumenty razem tworzą spójny obraz zjawisk kosmicznych.
Kontury potencjału Roche’a w płaszczyźnie orbity układu podwójnego o stosunku mas q=3. Czerwone kropki oznaczają położenie obu składników, czarna – wspólny środek masy (CM). Zaznaczone są także punkty Lagrange’a L1–L5, w których siły grawitacyjne obu ciał i siła odśrodkowa równoważą się. Kontury pokazują obszary jednakowego potencjału: cząstka umieszczona na jednej z takich linii może poruszać się w jej obrębie bez dodatkowej zmiany energii. Układ tych linii wyznacza m.in. kształt powierzchni Roche’a, która decyduje o tym, kiedy materia może przepływać z jednej gwiazdy na drugą. Źródło: Wikimedia Commons
Lokalizacja i czas trwania badań
Sonda IMAP została skierowana do punktu libracyjnego L1, oddalonego o około 1,5 mln kilometrów od Ziemi w stronę Słońca. To stabilne miejsce pozwala na stałe monitorowanie zarówno naszej gwiazdy, jak i otoczenia heliosfery.
Nominalny czas trwania misji to 2 lata, ale w praktyce takie projekty często działają znacznie dłużej, jeśli instrumenty utrzymują sprawność. Analizy prowadzone przed startem pokazują, że obserwacje helioglow są wrażliwe na zmiany w promieniowaniu słonecznym i jonizacji wodoru, co czyni z GLOWS cenne narzędzie do badania dynamiki procesów zachodzących na granicy Układu Słonecznego.
Dlaczego to ważne?
Zrozumienie interakcji między wiatrem słonecznym a materią międzygwiazdową ma znaczenie zarówno dla astrofizyki, jak i dla praktycznych aspektów eksploracji kosmosu. Lepsza znajomość struktury heliosfery pozwoli ocenić, w jaki sposób chroni ona Ziemię i inne planety przed promieniowaniem kosmicznym, oraz jak jej granice zmieniają się w czasie.
GLOWS to przykład tego, jak precyzyjny, wyspecjalizowany instrument może dostarczyć danych o procesach obejmujących obszar znacznie większy niż cały Układ Słoneczny.
Więcej informacji:
- artykuł "Polski instrument GLOWS wyruszył w kosmos!"
- artykuł "Polski fotometr GLOWS gotowy do startu na satelicie NASA"
- artykuł "Instrument GLOWS – polski udział w misji NASA"
- artykuł "Sonda IMAP poleciała w stronę Słońca. Na pokładzie polski instrument"
- publikacja "Sensitivity of the helioglow to variation of the total ionization rate and solar Lyman-alpha emission" arXiv:2402.08043
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Rakieta SpaceX Falcon 9 z sondą IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe) NASA oraz dwa inne statki kosmiczne startują z Centrum Kosmicznego im. Kennedy'ego NASA na Florydzie. Źródło: SpaceX
