Veckor efter att Parker Solar Probe kom närmast en stjärna någonsin, vetenskapsdata från det första solmötet är precis på väg in i händerna på uppdragets vetenskapsmän. Det är ett ögonblick många i fältet har väntat på i flera år, tänker på vad de kommer att göra med sådana aldrig tidigare sett data, som har potential att kasta nytt ljus över vår stjärnas fysik, solen.

Den 12 december 2018, fyra sådana forskare samlades vid American Geophysical Unions höstmöte i Washington, D.C., att dela med sig av vad de hoppas lära sig av Parker Solar Probe.

"Heliofysiker har väntat i mer än 60 år på att ett uppdrag som detta ska vara möjligt, sa Nicola Fox, chef för Heliophysics Division vid NASA:s högkvarter i Washington. Heliofysik är studien av solen och hur den påverkar rymden nära jorden, runt andra världar och i hela solsystemet. "Solmysterierna vi vill lösa väntar i corona."

Från 31 oktober till 11 november, 2018, Parker Solar Probe avslutade sin första solmötesfas, rusar genom solens yttre atmosfär – koronan – och samlar in oöverträffad data med fyra sviter av banbrytande instrument.

Parker Solar Probe är uppkallad efter Eugene Parker, fysikern som först teoretiserade förekomsten av solvinden – solens ständiga utflöde av material – 1958.

"Detta är det första NASA-uppdraget som har fått sitt namn efter en levande individ, " sa Fox. "Gene Parkers revolutionerande papper förutspådde uppvärmningen och expansionen av koronan och solvinden. Nu, med Parker Solar Probe kan vi verkligen förstå vad som driver det konstanta flödet ut till kanten av heliosfären."

Vår sols inflytande är långtgående. Solvinden, dess utflöde av material, fyller upp den inre delen av vårt solsystem, skapa en bubbla som omsluter planeterna och sträcker sig långt förbi Neptunus omloppsbana. Inbäddad i sina energiförsedda partiklar och solmaterial, solvinden bär med sig solens magnetfält. Ytterligare engångsutbrott av solmaterial som kallas koronala massutstötningar bär också detta solmagnetiska fält - och i båda fallen, detta magnetiserade material kan interagera med jordens naturliga magnetfält och orsaka geomagnetiska stormar. Sådana stormar kan utlösa norrsken eller till och med strömavbrott, och andra typer av solaktivitet kan orsaka kommunikationsproblem, stör satellitelektronik och till och med utsätta astronauter för fara – särskilt bortom den skyddande bubblan av jordens magnetfält.

Andra världar i vårt solsystem upplever sina egna versioner av dessa effekter, och långt bortom planeterna, solens material stöter mot det interstellära mediet, som fyller utrymmet mellan stjärnorna. Interaktionen i denna region spelar en roll i hur ofta högenergigalaktiska kosmiska strålar skjuter in i vårt solsystem. Alla dessa effekter är resultatet av komplicerade system - men de börjar alla tillbaka vid solen, vilket gör det avgörande att förstå den grundläggande fysiken som driver vår stjärnas aktivitet.

Parker Solar Probe är utformad för att ta itu med tre viktiga frågor om solens fysik. Först:Hur är solens yttre atmosfär, corona, uppvärmd till temperaturer som är cirka 300 gånger högre än den synliga ytan under? För det andra – hur accelereras solvinden så snabbt till de höga hastigheter vi observerar? Och slutligen, hur rakar några av solens mest energirika partiklar bort från solen med mer än halva ljusets hastighet?

"Parker Solar Probe förser oss med de mätningar som är nödvändiga för att förstå solfenomen som har förbryllat oss i decennier, sa Nour Raouafi, Parker Solar Probe-projektforskare vid Johns Hopkins University Applied Physics Lab i Laurel, Maryland. "För att stänga länken, lokal provtagning av solkoronan och den unga solvinden behövs och Parker Solar Probe gör just det."

Parkers instrument är designade för att titta på dessa fenomen i fråga på sätt som inte har varit möjliga tidigare, ger forskare möjlighet att ta nya framsteg i studiet av solens atmosfär.

Till exempel, Parker Solar Probes bildapparater, i WISPR-sviten, kommer att få ett nytt perspektiv på den unga solvinden, fångar en bild av hur den utvecklas när Parker Solar Probe färdas genom solkoronan.

Rymdfarkostens ISʘIS-svit kommer att hjälpa forskare att gräva ner sig i orsakerna till energetisk partikelacceleration. Just nu, teorier skiljer sig åt om hur solenergipartiklar accelereras inom de tunna chockvågsstrukturerna som vanligtvis drivs av snabba koronala massutkastningar - men energipartikelmätningar som samlas in när rymdfarkosten färdas genom sådana vågor kommer att hjälpa till att kasta ljus över detta problem.

Antennerna för elektriska fält i rymdfarkostens FIELDS-instrumentsvit kan fånga upp radioskurar som kan kasta ljus över orsakerna till koronal uppvärmning.

Solar Probe Cup-instrumentet – som sträcker sig utanför rymdfarkostens värmesköld och exponeras för hela solmiljön – mäter de termiska egenskaperna hos olika jonarter i solvinden. Tillsammans med data från FIELDS-sviten, dessa mätningar kan hjälpa till att avslöja hur solvinden värms upp och accelereras.

Forskarteamet förväntar sig också att bli överraskade av en del av det de lär sig.

"Vi vet inte vad vi kan förvänta oss så nära solen förrän vi får data, och vi kommer förmodligen att se några nya fenomen, " sa Raouafi. "Parker är ett utforskningsuppdrag - potentialen för nya upptäckter är enorm."

Parker Solar Probes rapporter indikerar att bra vetenskapliga data samlades in under det första solmötet, och själva data började nedlänkas till jorden den 7 december. På grund av Parker Solar Probes relativa positioner, solen och jorden och deras effekter på radiosändning, en del av vetenskapsdata från detta möte kommer inte att länkas ner förrän efter uppdragets andra solmöte i april 2019.

Uppdragsteamet fick en chans till några verkliga instrumenttester under Parker Solar Probes Venus-förbiflygning i september 2018. Parker Solar Probe gjorde en nära passning på planeten medan han utförde en gravitationshjälp för att dra dess omloppsbana närmare solen. Även om det inte förväntas studera miljön runt Venus, Parkers instrument registrerade data framgångsrikt, ge forskare en tidig titt på vad deras instrument kan i rymdens hårda miljö.

Som det senaste tillskottet till NASA:s flotta av heliofysikuppdrag, Parker Solar Probe arbetar tillsammans med produktiva sol- och heliosfäriska forskningssatelliter som NASA:s Solar Dynamics Observatory, Solar and Terrestrial Relations Observatory och Advanced Composition Explorer. I år eller årtionden, i vissa fall - dessa observatorier har granskat solen och dess utströmmande material, förändra hur vi ser vår stjärna. Men de är begränsade av var de bor.

Även när Parker avslöjar ny information, forskare som arbetar med dess data kommer att förlita sig på resten av NASA:s heliofysikflotta för att sätta dessa detaljer i sitt sammanhang.

"Parker Solar Probe ska till en region som vi aldrig har besökt förut, " sa Terry Kucera, en solfysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Under tiden, på avstånd, vi kan observera solens korona, som driver den komplexa miljön runt Parker Solar Probe."

Dessa observatoriers distinkta perspektiv borde vara en välsignelse för att kontextualisera Parkers observationer. Medan SDO befinner sig i geosynkron jordbana, STEREO kretsar kring solen med något mindre än 1 AU – en astronomisk enhet är det genomsnittliga avståndet mellan jorden och solen – vilket gör den bara lite snabbare än jorden. Det betyder att STEREO vanligtvis observerar solen från en annan vinkel än vi gör här på jorden. Tillsammans med Parkers mätningar nära solen och ofta från en annan vinkel än någon av våra andra satelliter, detta kommer att ge forskare en mer fullständig bild av hur solhändelser förändras och utvecklas när de fortplantar sig ut i solsystemet.

"STEREO-uppdraget handlar om att observera heliosfären från olika platser och Parker är en del av det – att göra mätningar ur ett perspektiv som vi aldrig har haft tidigare, sa Kucera.

Modellering är ett annat viktigt verktyg för att måla upp hela bilden kring Parkers observationer.

"Våra simuleringsresultat ger ett sätt att tolka både de lokaliserade mätningarna från in situ-instrumenten, som FIELDS och SWEAP, samt de mer globala bilderna som produceras av WISPR, sa Pete Riley, en forskare vid Predictive Science Inc., i San Diego, Kalifornien.

Modeller är ett bra sätt att testa teorier om solens underliggande fysik. Genom att skapa en simulering som förlitar sig på en viss mekanism för att förklara koronal uppvärmning – till exempel, en viss typ av plasmavåg som kallas en Alfvén-våg – forskare kan kontrollera modellens förutsägelse mot faktiska data från Parker Solar Probe för att se om de är i linje. Om de gör det, det betyder att den underliggande teorin kan vara vad som faktiskt händer.

"Vi har haft mycket framgång med att förutsäga strukturen av solkoronan under totala solförmörkelser, ", sa Riley. "Parker Solar Probe kommer att tillhandahålla oöverträffade mätningar som ytterligare kommer att begränsa modellerna och teorin som är inbäddad i dem."

Parker Solar Probe är i en unik position för att hjälpa till att förbättra modeller – delvis på grund av dess rekordhastighet.

Solen roterar ungefär en gång var 27:e dag sett från jorden, och solstrukturerna som driver mycket av dess aktivitet rör sig tillsammans med den. Det skapar problem för forskare, som inte alltid kan se om variabiliteten de ser drivs av faktiska förändringar i regionen som producerar aktiviteten – temporär variation – eller orsakas av att helt enkelt ta emot solmaterial från en ny källregion – rumslig variation.

För en del av sin omloppsbana, Parker Solar Probe kommer att övervinna det problemet. På vissa punkter, Parker Solar Probe färdas tillräckligt snabbt för att nästan exakt matcha solens rotationshastighet, vilket betyder att Parker "svävar" över ett område av solen under en kort tid. Forskare kan vara säkra på att förändringar i data under denna period orsakas av faktiska förändringar på solen, snarare än solens rotation.

Parker Solar Probe är en del av NASA:s Living with a Star-program för att utforska aspekter av sol-jord-systemet som direkt påverkar livet och samhället. Living with a Star-programmet hanteras av byråns Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, för NASA:s Science Mission Directorate i Washington. APL designad, byggde och driver rymdfarkosten.