Międzynarodowy zespół naukowców, w tym trzech naukowców z New Jersey Institute of Technology, rzuca nowe światło na jedną z podstawowych zagadek fizyki Słońca. W jaki sposób energia z jego wnętrza jest przenoszona do górnych warstw atmosfery słonecznej, ogrzewając ją do co najmniej miliona stopni w niektórych obszarach – czyli do temperatury znacznie wyższej niż w przypadku powierzchni naszej gwiazdy?
Dzięki nowym zdjęciom z Big Bear Solar Observatory NJIT (BBSO) naukowcy ujawnili coś, co wydaje się być odpowiedzialnym za to mechanizmem – strumienie namagnesowanej plazmy, zwane spikulami, które tryskają niczym gejzery z górnej atmosfery Słońca do jego korony. Wbrew pozorom – to istotny przełom w badaniach.
W artykule opublikowanym w czasopiśmie „Science” zespół opisuje kluczowe cechy spikul „odrzutowych” czy też „dżetowych”, które w kategoriach słonecznych są małymi strukturami plazmy o szerokości od 200 do 500 kilometrów, wybuchającymi w sposób ciągły na całej powierzchni Słońca. Naukowcy po raz pierwszy pokazują również, gdzie i jak generowane są takie „dżety" oraz po jakich drogach przemieszczają się – w niektórych przypadkach z prędkością około 100 kilometrów na sekundę – do słonecznej korony.
Bezprecedensowe obserwacje w wysokiej rozdzielczości pochodzące z teleskopu słonecznego BBSO wyraźnie pokazują, że gdy pola magnetyczne o przeciwnych biegunach ponownie łączą się w dolnej atmosferze Słońca, strumienie plazmy wyrzucane są z jego powierzchni z dużymi energiami. To pierwszy raz, gdy obserwuje się bezpośrednio powstawanie spikul. Naukowcy śledzili te dynamiczne zjawiska w pasmie H-Alfa, mierząc przy tym związane z nimi pola magnetyczne i badając migrację pojawiających się wówczas elementów tych pól oraz ich interakcje z istniejącymi niezależnie polami magnetycznymi o przeciwnej biegunowości.
Zdjęcia Słońca, wykonane w tzw. ekstremalnym ultrafiolecie (EUV) przez należącą do NASA sondę Solar Dynamics Observatory, zostały przy tym wykorzystane do śledzenia transportu samej energii w koronie Słońca. Obserwacje wykazały, że spikule powszechnie rozgrzewają się do typowych temperatur korony. Przy czym korona, warstwa niewidoczna dla ludzkiego oka za wyjątkiem szczególnych okazji – zaćmień Słońca przez Księżyc – wciąż jest dla naukowców zagadkowa. Jest na przykład ponad sto razy cieplejsza niż niższe warstwy Słońca, położone znacznie bliżej jego wewnętrznego, naturalnego reaktora termojądrowego.
Rozwiązanie tego, co astrofizycy nazywają jednym z największych wyzwań w modelowaniu Słońca, czyli określenie fizycznych mechanizmów ogrzewających tę atmosferę najbliższej nam gwiazdy, wymaga przede wszystkim dostępu do obrazów o bardzo wysokiej rozdzielczości. A to było niemożliwe aż do chwili, gdy do gry wkroczył 1,6-metrowy teleskop BBSO Big Bear – największy działający dziś teleskop słoneczny na świecie.
Na zdjęciu: Teleskop Big Bear. Źródło: New Jersey Institute of Technology.
Naukowcy z Big Bear uchwycili także pierwsze zdjęcia obrazujące w wysokiej rozdzielczości pola magnetyczne i przepływy plazmy, powstające głęboko pod powierzchnią Słońca, ukazujące ewolucję plam słonecznych i podłużnych strumieni pól magnetycznych zachodzącą jeszcze w chromosferze – przed ich dramatycznym pojawieniem się w koronie w formie rozchodzących się pętli pola magnetycznego.
Czytaj więcej:
- Cały artykuł
- Cały artykuł naukowy: „Generation of Solar Spicules and Subsequent Atmospheric Heating”, Tanmoy Samanta et al., 2019 Nov. 15, „Science”
- Prezentacja video
- Film Astronarium – Korona słoneczna
Źródło: New Jersey Institute of Technology
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Ilustracja: Wielowarstwowy widok słonecznych spikul (od lewej do prawej): zdjęcia słonecznej korony z sondy Solar Dynamics Observatory oraz – kolejno – obrazy z obserwatorium słonecznego NJIT Big Bear ukazujące chromosferę, fotosferę i towarzyszące im pola magnetyczne.
Źródło: New Jersey Institute of Technology.
