Sporing af bølger fra solpletter giver ny solindsigt

Selvom det ofte virker unuanceret fra vores synspunkt på Jorden, solen skifter konstant. Materiale kurser gennem ikke kun stjernen selv, men i hele dens ekspansive atmosfære. At forstå dansen af ​​denne ladede gas er en vigtig del af en bedre forståelse af vores sol - hvordan den opvarmer sin atmosfære, hvordan det skaber en konstant strøm af solvind, der strømmer udad i alle retninger, og hvordan magnetiske felter vrider sig for at skabe områder, der kan eksplodere i gigantiske udbrud. Nu, for første gang, forskere har sporet en bestemt slags solbølge, da den fejede opad fra solens overflade gennem dens atmosfære, bidrager til vores forståelse af, hvordan solmateriale bevæger sig gennem solen.

At spore solbølger som denne giver et nyt værktøj for forskere til at studere solens atmosfære. Rejsens billeder bekræfter også eksisterende ideer, hjælper med at fastgøre eksistensen af ​​en mekanisme, der flytter energi - og derfor varme - ind i solens mystisk varme øvre atmosfære, kaldet corona. En undersøgelse af disse resultater blev offentliggjort 11. oktober, 2016, i The Astrophysical Journal Letters .

"Vi ser visse former for seismiske solbølger kanalisere opad i den lavere atmosfære, kaldet kromosfæren, og derfra, ind i coronaen, " sagde Junwei Zhao, en solforsker ved Stanford University i Stanford, Californien, og hovedforfatter på undersøgelsen. "Denne forskning giver os et nyt synspunkt til at se på bølger, der kan bidrage til atmosfærens energi."

Undersøgelsen gør brug af det væld af data, der er fanget af NASAs Solar Dynamics Observatory, NASA's Interface Region Imaging Spectrograph, og Big Bear Solar Observatory i Big Bear Lake, Californien. Sammen, disse observatorier ser solen i 16 bølgelængder af lys, der viser solens overflade og lavere atmosfære. SDO alene fanger 11 af disse.

"SDO tager billeder af solen i mange forskellige bølgelængder ved en høj tidsopløsning, " sagde Dean Pesnell, SDO-projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Det giver dig mulighed for at se frekvenserne af disse bølger - hvis du ikke havde sådanne hurtige billeder, du ville miste overblikket over bølgerne fra det ene billede til det næste."

Selvom forskere længe har haft mistanke om, at de bølger, de får øje på i solens overflade, kaldet fotosfæren, er knyttet til dem, der ses i de laveste områder af solens atmosfære, kaldet kromosfæren, denne nye analyse er første gang, det er lykkedes forskerne faktisk at se bølgen rejse op gennem de forskellige lag ind i solens atmosfære.

Når materialet opvarmes til høje temperaturer, det frigiver energi i form af lys. typen, eller bølgelængde, af dette lys bestemmes af, hvad materialet er, samt dens temperatur. Det betyder, at forskellige bølgelængder fra solen kan kortlægges til forskellige temperaturer af solmateriale. Da vi ved, hvordan solens temperatur ændrer sig gennem lagene af dens atmosfære, vi kan derefter ordne disse bølgelængder efter deres højde over overfladen - og i det væsentlige se solbølger, når de rejser opad.

Implikationerne af denne undersøgelse er dobbelte - for det første, denne teknik til at se selve bølgerne giver forskerne et nyt værktøj til at forstå solens lavere atmosfære.

"At se bølgerne bevæge sig opad fortæller os meget om egenskaberne af atmosfæren over solpletter - som temperatur, tryk, og tæthed, " sagde Ruizhu Chen, en kandidatstuderende videnskabsmand ved Stanford, som er forfatter på undersøgelsen. "Vigtigere, vi kan finde ud af magnetfeltets styrke og retning."

Virkningen af ​​magnetfeltet på disse bølger er udtalt. I stedet for at rejse lige op gennem solen, bølgerne svinger af, tager en buet vej gennem atmosfæren.

"Det magnetiske felt virker som jernbanespor, styrer bølgerne, når de bevæger sig op gennem atmosfæren, " sagde Pesnell, som ikke var involveret i denne undersøgelse.

Den anden implikation af denne nye forskning er for et langvarigt spørgsmål inden for solfysik - problemet med koronal opvarmning.

Solen producerer energi ved at fusionere brint i sin kerne, så de enkleste modeller foreslår, at hvert lag af solen skal være køligere, når du bevæger dig udad. Imidlertid, solens atmosfære, kaldet corona, er omkring hundrede gange varmere end regionen nedenfor - modsat hvad du ville forvente.

Ingen har endnu været i stand til definitivt at udpege kilden til al den ekstra varme i coronaen, men disse bølger kan spille en lille rolle.

"Når en bølge rejser opad, der kan ske en række forskellige ting, " sagde Zhao. "Nogle kan reflektere tilbage nedad, eller bidrage til opvarmning - men hvor meget, vi ved det ikke endnu."

NASA Goddard byggede, driver og administrerer SDO-rumfartøjet for NASA's Science Mission Directorate i Washington. Lockheed Martin designede IRIS-observatoriet og styrer missionen for NASA. Big Bear Solar Observatory drives af New Jersey Institute of Technology i Newark, New Jersey.