60 jaar oud mysterie van de magnetische golven van de zon ontrafeld

Een baanbrekende nieuwe ontdekking waarom de magnetische golven van de zon sterker worden en groeien terwijl ze uit het oppervlak komen, kan helpen het mysterie op te lossen over hoe de corona van de zon zijn temperatuur van meerdere miljoenen graden handhaaft. Al meer dan 60 jaar hebben observaties van de zon aangetoond dat naarmate de magnetische golven het binnenste van de zon verlaten, ze sterker worden, maar tot nu toe is er geen solide observatiebewijs waarom dit het geval was. De hoge temperaturen van de corona zijn ook altijd een mysterie geweest. Het oppervlak van de zon heeft een temperatuur van +- 6000 K terwijl de temperatuur in de corona kan oplopen tot meer dan 1.000.000 K.

Meestal hoe dichter we bij een warmtebron staan, hoe warmer we voelen. Dit is echter het tegenovergestelde van wat er op de zon lijkt te gebeuren - de buitenste lagen van de atmosfeer van de zon zijn warmer dan de warmtebron aan het oppervlak. Wetenschappers hebben lange tijd geaccepteerd dat magnetische golven energie uit het enorme binnenste energiereservoir van de zon, dat wordt aangedreven door kernfusie, naar de buitenste gebieden van haar atmosfeer kanaliseren.

Daarom is het voor onderzoekers van groot belang te begrijpen hoe de golfbeweging wordt gegenereerd en door de zon wordt verspreid. Nu vormde een internationaal team van wetenschappers, waaronder Dr. Ben Snow van de Universiteit van Exeter, een consortium genaamd "Waves in the Lower Solar Atmosphere (WaLSA)" (golven in de onderste lagen van de atmosfeer van de zon) om het onderzoek uit te voeren en gebruikten geavanceerde observaties met hoge resolutie van de National Science Foundation's Dunn Solar Telescope, New Mexico, om de golven te bestuderen.

Het team werd geleid door Queen's University Belfast en bestond uit 13 wetenschappers uit vijf landen en 11 onderzoeksinstituten. Dr. David Jess van de School of Mathematics and Physics at Queen’s leidde het team van experts. Hij legt uit: “Dit nieuwe begrip van golfbewegingen kan wetenschappers helpen het ontbrekende stuk in de puzzel te achterhalen waarom de buitenste lagen van de zon heter zijn dan het oppervlak, ondanks dat ze verder van de warmtebron verwijderd zijn”.

“Door het licht van de zon in de basiskleuren te breken, konden we het gedrag van bepaalde elementen uit het periodiek systeem in zijn atmosfeer onderzoeken, waaronder silicium (gevormd dicht bij het oppervlak van de zon), calcium en helium (gevormd in de chromosfeer waar de golfversterking het duidelijkst is). Door de variaties in de elementen konden de snelheden van het plasma van de zon worden blootgelegd. De tijdschalen waarover ze evolueren werden gebenchmarkt, waardoor de golffrequenties van de zon konden worden geregistreerd. Dit is vergelijkbaar met hoe een complex muzikaal ensemble wordt gedeconstrueerd in basisnoten en frequenties door de muzikale partituur ervan te visualiseren.”

Het team gebruikte vervolgens supercomputers om de gegevens te analyseren door middel van simulaties. Ze ontdekten dat het golfversterkingsproces kan worden toegeschreven aan de vorming van een 'akoestische resonator', waar significante temperatuurveranderingen tussen het oppervlak van de zon en de buitenste corona grenzen creëren die gedeeltelijk reflecteren en de golven vangen, waardoor ze intensiveren en dramatisch groeien in kracht.

De experts ontdekten ook dat de dikte van de resonantieholte - de afstand tussen de significante temperatuurveranderingen - een van de belangrijkste factoren is die de kenmerken van de gedetecteerde golfbeweging bepalen. Dr. Ben Snow, van de Universiteit van Exeter en een co-auteur van de studie zei: “Dit nieuwe onderzoek opent de deur naar een nieuw begrip van het mysterie rond de magnetische golven van de zon. Dit is een cruciale stap om het probleem van de coronale verwarming te verklaren - waarbij de temperatuur op enkele duizenden km van het oppervlak - warmer is dan de warmtebron zelf."

Auteur: Jan Vyvey.
Bron: Universiteit van Exeter