Hvordan kan solatmosfæren blive varmere i stedet for koldere, jo længere du går fra soloverfladen? En suborbital raketmission, der blev lanceret i juli 2012, har netop leveret et vigtigt stykke af puslespillet.
Solens synlige overflade eller fotosfære er 10.000 grader Fahrenheit. Når du bevæger dig udad fra det, passerer du gennem et ihærdigt lag varmt, ioniseret gas eller plasma kaldet korona. Koronaen er velkendt for alle, der har set en total solformørkelse, da den glimter spøgelseshvidt omkring den skjulte sol.
Men hvordan kan solatmosfæren blive varmere i stedet for koldere, jo længere du går fra solens overflade? Dette mysterium har forundret solastronomer i årtier. En suborbital raketmission, der blev lanceret i juli 2012, har netop leveret et vigtigt stykke af puslespillet.
Den høje opløsning Coronal Imager eller Hi-C afslørede en af mekanismerne, der pumper energi ind i koronaen og opvarmer den til temperaturer op til 7 millioner grader F. Hemmeligheden er en kompleks proces, der kaldes magnetisk genforbindelse.
”Dette er første gang, vi har haft billeder i høj nok opløsning til direkte at observere magnetisk genforbindelse,” forklarede Smithsonian-astronom Leon Golub (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). ”Vi kan se detaljer i koronaen fem gange finere end noget andet instrument.”
Dette er et af de højeste opløsningsbilleder, der nogensinde er taget af solcorona eller den ydre atmosfære. Det blev fanget af NASAs højopløsning Coronal Imager eller Hi-C i den ultraviolette bølgelængde på 19,3 nanometer. Hi-C viste, at solen er dynamisk, med magnetiske felter konstant snoede, snoede og kollidere i udbrud af energi. Sammenlagt kan disse energiudbrud øge temperaturen på koronaen til 7 millioner grader Fahrenheit, når solen er særlig aktiv.
Kredit: NASA
”Vores team udviklede et enestående instrument, der er i stand til revolutionerende billedopløsning af solatmosfæren. På grund af aktivitetsniveauet var vi i stand til klart at fokusere på en aktiv solfleks og derved få nogle bemærkelsesværdige billeder, ”sagde heliofysiker Jonathan Cirtain (Marshall Space Flight Center).
Magnetiske fletninger og sløjfer
Solens aktivitet, herunder solbrændere og plasmaudbrud, drives af magnetiske felter. De fleste mennesker er fortrolige med den enkle stangmagnet, og hvordan du kan drysse jernfilinger rundt om den ene for at se dens felt løbe fra den ene ende til den anden. Solen er meget mere kompliceret.
Solens overflade er som en samling af tusind mil lange magneter spredt rundt efter at have boblet ind fra solen. Magnetiske felter rykker ud fra et sted og løber rundt til et andet sted. Plasma flyder langs disse marker og skitserer dem med glødende tråde.
Billederne fra Hi-C viste sammenvævede magnetfelter, der var flettet ligesom hår. Når disse fletninger slapper af og glatter ud, frigiver de energi. Hi-C var vidne til en sådan begivenhed under dens flyvning.
Det registrerede også et område, hvor magnetfeltlinjer krydsede i et X og derefter blev rettet ud, når felterne blev igen forbundet. Minutter senere brød denne plet ud med en mini-solflare.
Hi-C viste, at solen er dynamisk, med magnetiske felter konstant snoede, snoede og kollidere i udbrud af energi. Sammenlagt kan disse energiudbrud øge temperaturen på koronaen til 7 millioner grader F, når solen er særlig aktiv.
Valg af mål
Teleskopet ombord på Hi-C leverede en opløsning på 0,2 buesekunder - omtrent på størrelse med en skilling set fra 10 miles væk. Det gjorde det muligt for astronomer at drille ud detaljer, der var 100 miles i størrelse. (Til sammenligning er solen 865.000 miles i diameter.)
Hi-C fotograferede solen i ultraviolet lys i en bølgelængde på 19,3 nanometer - 25 gange kortere end bølgelængderne af synligt lys. Denne bølgelængde er blokeret af Jordens atmosfære, så for at observere det måtte astronomer komme over atmosfæren. Raketens suborbitalflyvning gjorde det muligt for Hi-C at indsamle data i lidt over 5 minutter, før de vendte tilbage til Jorden.
Hi-C kunne kun se en del af Solen, så teamet måtte pege det omhyggeligt. Og da Solen skifter hver time, var de nødt til at vælge deres mål i sidste øjeblik - dagen for lanceringen. De valgte en region, der lovede at være særlig aktiv.
”Vi kiggede på et af de største og mest komplicerede aktive regioner, jeg nogensinde har set på Solen,” sagde Golub. ”Vi håbede, at vi ville se noget virkelig nyt, og vi blev ikke skuffede.”
Næste skridt
Golub sagde, at data fra Hi-C fortsat analyseres for mere indsigt. Forskere jager områder, hvor andre energifrigørelsesprocesser forekom.
I fremtiden håber forskerne at lancere en satellit, der kontinuerligt kunne observere solen på samme niveau med skarp detalje.
”Vi lærte så meget på kun fem minutter. Forestil dig, hvad vi kunne lære ved at se solen 24/7 med dette teleskop, ”sagde Golub.
Via Harvard-Smithsonian CfA