Et nyt blik på solpletter

NASAs omfattende flåde af rumfartøjer gør det muligt for forskere at studere Solen ekstremt tæt på – et af agenturets rumfartøjer er endda på vej til at flyve gennem Solens ydre atmosfære. Men nogle gange kan det give ny indsigt at tage et skridt tilbage.

I en ny undersøgelse, videnskabsmænd så på solpletter - mørke pletter på Solen forårsaget af dens magnetfelt - i lav opløsning, som om de var billioner af miles væk. Det resulterede var en simuleret udsigt over fjerne stjerner, som kan hjælpe os med at forstå stjerneaktivitet og betingelserne for liv på planeter, der kredser om andre stjerner.

"Vi ville vide, hvordan en solpletregion ville se ud, hvis vi ikke kunne løse den på et billede, " sagde Shin Toriumi, hovedforfatter på det nye studie og videnskabsmand ved Institute of Space and Astronautical Science ved JAXA. "Så, vi brugte soldataene, som om de kom fra en fjern stjerne for at have en bedre forbindelse mellem solfysik og stjernefysik."

Solpletter er ofte forløbere for soludbrud - intense udbrud af energi fra Solens overflade - så overvågning af solpletter er vigtig for at forstå, hvorfor og hvordan udbrud opstår. Derudover at forstå hyppigheden af ​​udbrud på andre stjerner er en af ​​nøglerne til at forstå deres chance for at huse liv. At have et par flares kan hjælpe med at opbygge komplekse molekyler som RNA og DNA fra enklere byggesten. Men for mange kraftige blus kan fjerne hele atmosfærer, gør en planet ubeboelig.

For at se, hvordan en solplet og dens effekt på solatmosfæren ville se ud på en fjern stjerne, forskerne startede med højopløsningsdata fra Solen fra NASAs Solar Dynamics Observatory og JAXA/NASAs Hinode-mission. Ved at lægge alt lyset sammen i hvert billede, forskerne konverterede billederne i høj opløsning til enkelte datapunkter. At sætte efterfølgende datapunkter sammen, forskerne lavede plot af, hvordan lyset ændrede sig, da solpletten passerede hen over Solens roterende ansigt. Disse grunde, som videnskabsmænd kalder lyskurver, viste, hvordan en forbipasserende solplet på Solen ville se ud, hvis den var mange lysår væk.

"Solen er vores nærmeste stjerne. Ved hjælp af solobservationssatellitter, vi kan løse signaturer på overfladen 100 miles bred, " sagde Vladimir Airapetian, medforfatter på det nye studie og astrofysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "På andre stjerner får du måske kun én pixel, der viser hele overfladen, så vi ville lave en skabelon til at afkode aktivitet på andre stjerner."

Den nye undersøgelse, offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , kigget på simple tilfælde, hvor der kun er en gruppe solpletter synlige over hele Solens overflade. Selvom NASA og JAXA missioner kontinuerligt har indsamlet observationer af Solen i over et årti, disse tilfælde er ret sjældne. Normalt er der enten flere solpletter - såsom under solmaksimum, som vi nu bevæger os hen imod - eller slet ingen. I alle årene med data, forskerne fandt kun en håndfuld tilfælde af kun én isoleret solpletgruppe.

At studere disse begivenheder, forskerne fandt ud af, at lyskurverne var forskellige, når de målte forskellige bølgelængder. I synligt lys, når en enestående solplet vises i midten af ​​Solen, solen er svagere. Imidlertid, når solpletgruppen er nær kanten af ​​solen, det er faktisk lysere på grund af faculae - lyse magnetiske træk omkring solpletter - fordi, tæt på kanten, de varme vægge i deres næsten lodrette magnetfelter bliver mere og mere synlige.

Forskerne så også på lyskurverne i røntgenstråler og ultraviolet lys, som viser atmosfæren over solpletterne. Da atmosfærerne over solpletter opvarmes magnetisk, forskerne fandt lysere der ved nogle bølgelængder. Imidlertid, forskerne opdagede også uventet, at opvarmningen også kunne forårsage en dæmpning af lyset fra atmosfæren med lavere temperatur. Disse resultater kan være et værktøj til at diagnosticere omgivelserne af pletter på stjernerne.

"Indtil videre har vi lavet de bedste scenarier, hvor der kun er en solplet synlig, " sagde Toriumi. "Dernæst planlægger vi at lave nogle numeriske modeller for at forstå, hvad der sker, hvis vi har flere solpletter."

Ved at studere stjerneaktivitet på især unge stjerner, videnskabsmænd kan få et overblik over, hvordan vores unge sol kan have været. Dette vil hjælpe videnskabsmænd med at forstå, hvordan den unge sol - som generelt var mere svag, men aktiv - påvirkede Venus, Jorden og Mars i deres tidlige dage. Det kunne også hjælpe med at forklare, hvorfor livet på Jorden startede for fire milliarder år siden, som nogle videnskabsmænd spekulerer er forbundet med intens solaktivitet.

At studere unge stjerner kan også bidrage til videnskabsmænds forståelse af, hvad der udløser superblus - dem, der er 10 til 1000 gange stærkere end de største set på Solen i de seneste årtier. Unge stjerner er typisk mere aktive, med superblus, der sker næsten dagligt. Hvorimod, på vores mere modne sol, de kan kun forekomme en gang i tusinde år eller deromkring.

At se unge sole, der er befordrende for at understøtte beboelige planeter, hjælper forskere, der fokuserer på astrobiologi, studiet af oprindelsesudviklingen, og fordeling af liv i universet. Flere næste generation teleskoper i produktion, som vil være i stand til at observere andre stjerner i røntgenstråler og ultraviolette bølgelængder, kunne bruge de nye resultater til at afkode observationer af fjerne stjerner. På tur, dette vil hjælpe med at identificere de stjerner med passende niveauer af stjerneaktivitet for livet - og det kan derefter følges op af observationer fra andre kommende højopløsningsmissioner, såsom NASAs James Webb-rumteleskop.