Bruger ALMA til at løse solens koronale varmemysterium

Få ville blive overrasket over at høre, at solen er meget, meget varm. På dens overflade, temperaturen er flere tusinde grader celsius.

Men du tror måske, som en brand, temperaturen falder, når du bevæger dig væk fra overfladen. Faktisk, vej ud i solens korona (den yderste del af dens atmosfære) stiger temperaturen hurtigt – til flere millioner grader. Årsagen er et mysterium, men nu mener nogle videnskabsmænd, at de er på nippet til at finde ud af det.

Dr. Sven Wedemeyer fra Universitetet i Oslo i Norge er en sådan videnskabsmand. Han arbejder på et projekt kaldet SolarALMA, finansieret af EU's European Research Council (ERC) til at analysere banebrydende data fra Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), et ekspansivt radioobservatorium i det nordlige Chiles Atacama-ørken.

I dag, der er mange teoretiske ideer til, hvordan så meget varme ender i coronaen. Nogle forskere mener, at varmen transporteres dertil af akustiske bølger, mens andre mener, at varmen genereres af brud af magnetiske feltlinjer - et lignende fænomen som bag soludbrud.

Men ingen ved, om bare en af ​​disse ideer er ansvarlig, eller hvis de alle er involveret i varierende mængder.

"I dag, Spørgsmålet er ikke, hvordan varmen kommer dertil, men hvordan præcist?" forklarede Dr. Wedemeyer. "Hvilken mekanisme bidrager mest til aflejringen af ​​energi?"

Regnbue løg

Bestående af 66 radioantenner spredt ud over op til 16 kilometer, ALMA kan studere solens forskellige bølgelængder – svarende til de forskellige farver i synligt lys – af varmestråling med hidtil uset opløsning. I princippet, hver af disse farver giver et indblik i solens struktur på forskellige dybder, som at skrælle lagene af et løg væk.

Dr. Wedemeyers opgave er at udtænke beregningsværktøjerne til at konvertere ALMAs rådata til denne slags 3D temperaturkort. Lignende værktøjer er blevet udviklet før, til undersøgelse af tåger og andre astrofysiske enheder, men de har kun været forpligtet til at spore ændringer over lange perioder.

For et objekt som solen, som ændrer sig minut for minut, opgaven med at udvikle værktøjerne er meget sværere. Men Dr. Wedemeyer påpeger, at udfordringen giver en større belønning, da han og hans kolleger vil være i stand til ikke kun at generere solbilleder, men solfilm.

Fra data indsamlet i december 2016 og april sidste år, forskerne bruger deres værktøjer til at skabe deres første billeder og film af fibrøse varmestrukturer, der ændrer sig i solens ydre atmosfære.

"Det er svært at sige præcis, hvornår vi får et gennembrud, men det kommer, " sagde Dr. Wedemeyer. "Dette er det bedste skud, vi har fået."

Stadig, ALMA er ikke det eneste vindue til det koronale opvarmningsmysterium. Kredsløb med rumfartøjer som NASAs Solar Dynamics Observatory og STEREO har også potentiale til at fordybe sig i strukturen af ​​solens ydre lag, dog ved at sondere forskellige bølgelængder.

Tabt i oversættelsen

Udfordringen med disse observationer er, at de ikke let kan sammenlignes med beregningsmodeller af solen. For eksempel, en observation kan registrere intensiteten af ​​stråling, hvorimod en beregningsmodel kan fungere med hensyn til temperatur og tæthed.

Professor Ineke De Moortel fra University of St. Andrews i Storbritannien leder et ERC-finansieret projekt kaldet CORONALDOLLS for at oversætte mellem disse parametre. Hendes mål er at afdække unikke signaturer inden for de beregningsmodeller, hvis det fremgår af observationsdata, ville give bevis for en bestemt opvarmningsmekanisme.

"Hvis vi finder observerbare egenskaber, vi kan gå og lede efter dem, sagde hun. Hvis ikke, og det viser sig, at forskellige opvarmningsmekanismer faktisk ville se ens ud i observationerne, så ved vi, at vi skal udvikle en anden tilgang."

At finde en afslørende signatur af en varmemekanisme er ikke let, men prof. De Moortel henter inspiration fra et mere terrestrisk klingende felt - seismologi. Ligesom seismiske bølger fra jordskælv kan hjælpe os med at forstå Jordens indre lag, forklarer hun, så bølger observeret i solens atmosfære kan give information om dens struktur.

Da hun kun er to år inde i sit projekt, Prof. De Moortel har endnu ingen konkrete svar. Men hendes forhåbninger er store.

"Det er som et stort puslespil, " sagde hun. "Vi bliver ved med at tilføje små stykker hele tiden."