Avslører mekanisme for å varme koronaen

Hvor kommer energien som varmer opp Solas ytre atmosfære fra? Forskere fra Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo, er medforfattere på en artikkel i Nature der observasjoner fra NASAs solsattelitt Solar Dynamics Observatory (SDO) blir brukt til å for første gang detektere en spesiell type magnetiske bølger i slike mengder at de inneholder nok energi til å gjøre jobben.

Bilde tatt av solsatelitten SDO i ekstremt ultrafiolett lys i februar 2011. Foto: NASA/SDO and the AIA, EVE, and HMI science teams.

Solas ytre atmosfære, den såkalte koronaen, har en temperatur på over 1 million grader Kelvin. Dette er mystisk nok 200 ganger varmere enn temperaturen nede ved Solas overflate. I tillegg strekker koronaen seg inn i det interplanetariske rom som en svært hurtig strøm av ladete partikler, kjent som solvinden. Hvor kommer energien som varmer opp den ytre atmosfæren og som driver solvinden fra? Dette er et av solforskningens store uløste mysterier. Det har lenge vært teoretisert at energien kommer fra en type magnetiske bølger kalt alfvénbølger. Forskere fra Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo, er medforfattere på en artikkel i Nature der observasjoner fra NASAs solsattelitt Solar Dynamics Observatory (SDO) brukes til å detektere så store mengder alfvénbølger i koronaen at de utgjør en sannsynlig kilde til oppvarmingen.

Målinger fra koronaens stråling i ekstremt ultrafiolett (EUV) lys og røntgenlys tilsier at for å opprettholde koronaen trengs en energitilførsel på 100 - 10 000 W/m2, avhengig av posisjon. Alvfénbølger er bevegelse av energi langs magnetiske feltlinjer. Bølgene er oppkalt etter den svenske fysikeren og Nobelprisvinneren Hannes Alfvén. Direkte målinger av disse bølgene i Solas atmosfære har hittil vært en utfordring, men er nå mulig takket være den oppsiktsvekkende gode oppløsningen i tid (~8 sekunder) og rom (~870 km) i EUV-lys til instrumentet Atmospheric Imaging Assembly om bord SDO-satelitten.

På Solas overflate spruter tunger av ionisert gass (plasma) oppover med en hastighet på 40 - 100 km/s, et fenomen som kalles spicules. I januar i år var de samme forskerne fra solforskningsgruppen ved Institutt for teoretisk astrofysikk medforfattere på en artikkel i Science der det ble vist at disse plasmatungene kan ha betydning for oppvarmingen av koronaen. Det er Solas magnetfelt som dikterer plasmaets bevegelser, og forskerne har nå vist at det nettopp kan være alvfénbølger i magnetfeltet assossiert med plasmatungene som er ansvarlig for å overføre energien og dermed sørge for oppvarmingen.

Filmen nedenfor viser hvordan tungene av plasma beveger seg opp og ned, men samtidig sidelengs. Det er alfvénbølgene som får plasmatungene til å svaie frem og tilbake, og på denne måten overføre energi til koronaen.

 


Film som viser tunger av plasma (spicules) i SDO/AIA He 304 filteret og som viser hvordan disse hele tiden beveger seg opp og ned, men også sidelengs. Det er bevegelsen sidelengs som skyldes alfvénbølgene. Filtret isolerer gass som er ca 100 000 grader varmt.

Foto: NASA/HAO/UiO

 

Utfordringen fremover er å vise hvordan - og hvor - alvfénbølgene dannes og hvordan energien overføres til ionene og elektronene som utgjør gassen i koronaen og solvinden.

Hele artikkelen i Nature finner du her (krever abonnement). Se også en mer populær fremstilling i samme blad.

Pressekontakter: Mats Carlsson og Viggo Hansteen (90955042).

Publisert 16. aug. 2011 11:44 - Sist endret 16. aug. 2011 13:40