Magnetiske bølger forklarer mysteriet om Solens ydre lag

Solens ekstremt varme ydre lag, coronaen, har en meget anderledes kemisk sammensætning end de køligere indre lag, men årsagen til dette har undret videnskabsmænd i årtier.

En forklaring er, at i mellemlaget (kromosfæren), magnetiske bølger udøver en kraft, der adskiller solens plasma i forskellige komponenter, så kun ionpartiklerne transporteres ind i koronaen, mens der efterlades neutrale partikler (derved fører til en ophobning af elementer som jern, silicium og magnesium i den ydre atmosfære).

Nu, i en ny undersøgelse offentliggjort i The Astrophysical Journal , forskere kombinerede observationer fra et teleskop i New Mexico, De Forenede Stater, med satellitter placeret nær Jorden for at identificere en forbindelse mellem magnetiske bølger i kromosfæren og områder med rigelige ioniserede partikler i den varme ydre atmosfære.

Hovedforfatter Dr. Deborah Baker (UCL Space &Climate Physics) sagde:"De forskellige kemiske sammensætninger af Solens indre og ydre lag blev først bemærket for mere end 50 år siden. Denne opdagelse genererede, hvad der er et af de mangeårige åbne spørgsmål i astrofysik.

"Forskellen i sammensætning er overraskende, i betragtning af at lagene er fysisk forbundet, og at stof i koronaen stammer fra det inderste lag, fotosfæren.

"Nu, takket være en unik kombination af jordbaserede og rumbaserede observationer af solens atmosfære, udføres næsten samtidigt, det har været muligt definitivt at detektere magnetiske bølger i kromosfæren og knytte disse til en overflod af grundstoffer i koronaen, som ikke findes i de indre områder af Solen.

"At identificere de processer, der former koronaen, er afgørende, da vi forsøger at bedre forstå solvinden, en strøm af ladede partikler, der strømmer ud fra Solen, som kan forstyrre og beskadige satellitter og infrastruktur på Jorden.

"Vores nye resultater vil hjælpe os med at analysere solvinden og spore den tilbage til, hvor den kommer fra i solens atmosfære."

Resultaterne bygger på resultaterne af et relateret papir fra mange af de samme forfattere, offentliggjort i sidste måned i Philosophical Transactions of the Royal Society , som utvetydigt detekterede magnetiske bølger i kromosfæren, udelukker andre faktorer, der kunne have genereret lignende magnetiske oscillationer.

Eksistensen af ​​magnetiske bølger - vibrationer af ioner, der bevæger sig i en bestemt retning - blev først teoretiseret i 1942 og menes at være genereret af millioner af nanoflares, eller minieksplosioner, finder sted i corona hvert sekund.

Forskerholdet bag det nye papir sporede retningen af ​​bølgerne ved at modellere en række magnetiske felter og fandt ud af, at bølger, der reflekterede i kromosfæren, syntes at være magnetisk forbundet med områder med rigelige ioniserede partikler i koronaen.

Dr. Marco Stangalini (den italienske rumfartsorganisation og National Institute of Astrophysics, Rom), medforfatter til begge artikler, sagde:"Forskellen i kemisk sammensætning mellem det indre lag, fotosfæren, og koronaen er et træk ikke kun af vores egen sol, men af ​​stjerner i hele universet. Dermed, ved at observere vores lokale laboratorium, solen, vi kan forbedre forståelsen af ​​universet langt ud over det."

De to papirer brugte observationer erhvervet af IBIS, det højopløselige spektropolarimetriske billedapparat ved Dunn Solar Telescope i New Mexico, sammen med billeddannelse fra EUV-billeddannelsesspektrometeret (EIS) på Japan/UK/USA Hinode-solobservatoriet (et instrument designet og bygget af et UCL-ledet hold) og data fra NASA Solar Dynamics Observatory (SDO).

Forskerne siger, at deres resultater giver et grundlag for fremtidig forskning ved hjælp af data fra Solar Orbiter, en European Space Agency-mission, der erhverver nærbilleder af Solen. Missionen, som blev lanceret i februar sidste år, omfatter foreslåede instrumenter, designet og bygget på UCL.