Solens fingre av gass

På bilder av solranden med svært høy oppløsning kan man se lange gasstråler som skytes opp i de øvre lagene av Solens atmosfære. Forskere har nå funnet ut hvordan strålene ser ut når man ser rett på selve solskiven.

Bilde fra Hinode-satellitten. Bildet er tatt fra en film (se under) laget av Mats Carlsson.

På Solens overflate spruter «fingre» av gass oppover med en hastighet på flere titalls kilometer i sekundet. En doktorgradsavhandling ved Institutt for teoretisk astrofysikk slår fast at gassfingrene også kan observeres inne på selve solskiven som såkalte Raske Blåforskjøvete Ekskursjoner (RBE-er).

Gassfingre på kanten

Solen - solrandenNærbilde av solranden. Klikk på bildet for større versjon. Bilde: SDO, AIA instrumentet, bølgelgengde 304Å.

Gassfingrene kalles på engelsk spicules. De kan bare ses når man ser på solranden, det vil si at man ser mot kanten på solskiven. Har bildet høy nok oppløsning, vil man da se de tynne fingrene som stikker opp mot den mørke bakgrunnen.

Gassfingrene kan nå høyder på 5000 - 10 000 km over Solens synlige overflate.

Det er tidligere vist at fingrene kan ha en viktig funksjon i oppvarmingen av de ytre lagene i Solens atmsofære.

Gassfingrene ble observert og dokumentert for første gang allerede på slutten av 1800-tallet. Den italienske presten og astronomen Pietro Angelo Secchi tegnet gassfingrene for hånd med imponerende detaljrikdom i 1877.

Solen - soldiskenHele solskiven. Klikk på bildet for større versjon. Bilde: SDO, AIA instrumentet, bølgelgengde 304Å.

Satellittobservasjoner

Det er imidlertid først i de siste tiårene at forståelsen av gassfingrene har blitt dypere. Observasjoner av fingrene ble spesielt bedre etter at den japanske solsatellitten Hinode ble sendt opp i rommet i 2006.

Hinode har høy oppløsning i både tid og rom, samtidig som den observerer Solen utenfor Jordens forstyrrende atmsofære.

Etter Hinode-observasjonene begynte forskerne å dele inn gassfingrene i to typer, som fantasifullt nok ble kalt type I og type II.

Gassen i den klassiske gassfingeren, type I, beveger seg både oppover og nedover langs fingeren. I type II observerer man derimot kun gassbevegelse oppover, før hele fingeren forsvinner. Gassfingrene av type II kan nå høyere hastigheter og stige til større høyder i solatmosfæren enn type I.

Hvordan finne et enkelt gresstrå i en stor eng?

Når man retter et solteleskop mot solranden ser man gjennom mye av Solens atmosfære fra siden. Dette er fordi Solen er rund, så overflaten krummer seg når man ser mot randen. Man vil med andre ord se overlappende gassfingre liggende oppå hverandre, selv om mange av dem egentlig befinner seg på ulike steder på soloverflaten.

Gassfingre på solranden. Data fra solsatellitten Hinode. Spektrallinjen Ca-H. Film: Mats Carlsson (Institutt for teoretisk astrofysikk).

Som man kan se i filmen over, er det svært vanskelig å prøve å skille de ulike fingrene fra hverandre. Fingrene minner kanskje mer om en eng av blafrende gresstrå. Det er svært vanskelig å plukke ut ett enkelt gresstrå for å studere det i detalj.

Løsning: prøve å se ovenfra

Løsningen på dette er å heller observere inne på selve solskiven. Her kan man se mer eller mindre rett ovenfra og ned.

SST-bilde ovenfraVanskelig å finne igjen gassfingrene. Bildet er tatt ovenfra og viser en bit av solskiven i spektrallinjen H-alpha, og er tatt av førsteamanuensis ved ITA, Luc Rouppe van der Voort (2008).

Gjør man dette grepet, vil man se gjennom færre lag av solatmosfæren. Dermed unngår man å få så mange overlappende fingre. Det er riktignok fortsatt svært mange av dem, men dette vil gjøre analysen av hver enkelt finger mye enklere.

Men hvordan finner man igjen gassfingrene inne på solskiven? Hvordan ser de ut sett ovenfra? 

Gjennom sitt doktorgradsarbeid har Dan Henrik Sekse ved Institutt for teoretisk astrofysikk slått fast at gassfingre av type II som sees på solranden er det samme som et fenomen som kalles Raske Blåforskjøvete Ekskursjoner (RBE-er) som kan ses på solskiven.

Raske Blåforskjøvete Ekskursjoner

Gassfingrene beveger seg oppover og bort fra Solen. Dette fører til at når man ser på dem ovenfra, inne på solskiven, vil bevegelsen være mot oss. Denne bevegelsen setter spor i lyset som stråler ut fra gassen.

Når en gass lyser, gjør den det i en farge som er karakteristisk for stoffet som gassen består av. Gassen på Solen er satt sammen av flere stoffer. Ved hjelp av en spektrograf kan man dele opp lyset fra Solen i de ulike fargene, og man vil da få frem et usammenhengende spektrum av fargete linjer, et såkalt linjespektrum. I den delen av lyset som er synlig for det menneskelige øyet har linjene alle regnbuens farger fra blått/lilla i den ene enden til rødt i den andre.

Dan Henrik SekseNy doktorgrad om Solen: Dan Henrik Sekse.

Sekse har studert spektrallinjer som stammer fra to bestemte stoffer på Solen, linjene H-alpha og Ca II 8542. H-alpha-linjen stammer fra Hydrogengass, og Ca II-linjen kommer fra ionisert Kalsium.

Når en gass beveger seg mot oss slik som gassen i RBE-ene, vil spektrallinjene forskyves mot den blå delen av fargespekteret. Derfor kalles de «blåforskjøvet».

RBE-ene befinner seg da i den blå delen, eller den blå vingen som det kalles, av spektrallinjene. Dette gjør dem vanskeligere å studere, fordi tidligere observasjoner av spektrallinjer først og fremst konsentrerer seg om linjesentrum. Vingene av en spektrallinje er ikke like hyppig observert og analysert.

– I den blå vingen av spektrallinjene ser vi RBE-er som veldig raske utblåsninger, forteller Sekse.

Derav kommer navnet Rapid Blueshifted Excursions. Ordet «excursions» på engelsk har blitt direkte oversatt til «ekskusjoner», selv om det muligens er et litt misvisende ord. Men det har den fordelen at forkortelsen RBE blir lik på norsk og engelsk.  

– Vi så en raskt bevegende blåforskyvning som deretter forsvant. Det var ingen tegn som tydet på at gassen falt nedover igjen. Dette ligner svært på oppførselen til gassfingre av type II, fortsetter den nye doktoren i solforskning.

Sekse og samarbeidspartnerne hans har sett på mye statistikk som tyder på at gassfingrene og RBE-er er samme fenomen.

– Vi har blant annet sett på hastigheter, levetid og bevegelser, og alt peker mot at de bør være det samme. Det siste vi fant var forbedrete tall om hyppigheten av RBE, noe som tidligere har blitt brukt som argument mot at de var det samme. Våre nye tall beviste derimot at det var langt flere RBE-er enn tidligere antatt. Tallene passer nå mye bedre med hyppigheten av gassfingrene.   

Berømt solteleskop på Kanariøy

Det svenske solteleskopet SST på den vestligste Kanariøyen La Palma er i en særklasse. Plassert i et 17 m høyt tårn på et 2500 m høyt fjell rager teleskopet som regel både over skyene og over forstyrrende, varm luft som stiger opp fra bakken.

På SST har Dan og andre solforskere fra Institutt for teoretisk astrofysikk tilbrakt mange dager med å samle inn observasjoner. Det er ikke helt enkelt å observere RBE-ene.

– Vi brukte en rekke forskjellige observasjoner for å få til en mer fullstendig analyse av RBE-er, forteller Sekse.

– På grunn av tekniske detaljer ved observatoriet er det per dags dato ikke mulig å komponere en perfekt observasjonsrutine for denne typen analyse, men vi har satt sammen mange ulike observasjoner for å få dette til.

SST - Swedish Solar TelescopeDet svenske solteleskopet SST på La Palma, Kanariøyene. Klikk på bildet for større versjon. Bilde: Førsteamanuensis Luc Rouppe van der Voort (ITA).

Neste steg: IRIS

Fremover blir det spennende å se hvilke data IRIS-observatoriet vil bringe. IRIS står for Interface Region Imaging Spectrograph, og er et romfartøy som etter planen skal sendes opp i rommet i slutten av juni 2013. Data fra dette romfartøyet vil fortelle forskerne mye om hvilken betydning gassfingrene har for korona-oppvarmingen.

Av Anna Kathinka Dalland Evans
Publisert 6. juni 2013 10:33 - Sist endret 27. okt. 2017 12:54