Kronalslør:Er solens magnetiske buer en optisk illusion?

På lang afstand fremstår Solen blank og uden træk i synligt lys. Men gennem et solteleskop i forskellige bølgelængder, afsløres det for at være meget, meget mere.

I ekstremt ultraviolet lys minder Solen om en krøllet garnnøgle. Det vrimler med gigantiske strålende buer kendt som koronale sløjfer, der svæver gennem Solens korona eller ydre atmosfære. Koronale sløjfer anses for at være fundamentale for Solens funktion. At forstå, hvordan de dannes, ændrer sig og bevæger sig, er et af de vigtigste mål for at forstå vores nærmeste stjerne.

Det er i hvert fald, hvad forskere længe har antaget. I et nyligt papir hævder solfysiker Anna Malanushenko og hendes medforfattere, at nogle koronale sløjfer måske ikke er, hvad de ser ud til at være. I stedet kan de nogle gange være optiske illusioner skabt af folder eller rynker i meget større "ark" af solmateriale, som forfatterne kalder koronale slør.

"Hvis dette virkelig er korrekt, så bliver vi nødt til at ændre hele den måde, vi ser på og fortolker koronale sløjfer," sagde Malanushenko, en videnskabsmand ved National Center for Atmospheric Research i Boulder, Colorado, og hovedforfatter af papiret offentliggjort i The Astrophysical Journal.

Lige siden de fangede de første billeder af koronale sløjfer i slutningen af ​​60'erne, har videnskabsmænd antaget, hvad deres 3D-struktur kunne være. Den konventionelle model så dem som magnetiske "rør" dannet af Solens magnetiske feltlinjer. Selve rørene er usynlige; det, vi ser, er det lyse solmateriale, der strømmer gennem dem som vand gennem en haveslange. Denne "haveslange"-model af koronale løkker passede godt til kendt fysik, og der var ingen grund til at tvivle på det, i hvert fald i starten. Men til sidst begyndte observationer, der ikke passede, at hobe sig op.

Ligesom Jordens luft bliver tyndere i højere højder, bliver Solens lyse plasma, eller elektrisk ladet gas, tyndere med højden. Det er derfor, det bliver svagere med højden, og hvis koronale løkker virkelig er plasmarør, skal de også gøre det. Men mange loops opretholder en ensartet lysstyrke uden nogen åbenlys forklaring.

Hvis koronale sløjfer sporer Solens magnetiske feltlinjer, bør de ballonere, når de bevæger sig væk fra Solen, efterhånden som det magnetiske felt udvider sig for at fylde rummet. "Men de bliver ikke nær så brede, som vi tror, ​​de burde," sagde Malanushenko. "De fleste af dem forbliver for tynde, og vi forstår ikke hvorfor."

Noget stemte ikke, og Malanushenko begyndte at stille spørgsmålstegn ved selve observationerne. Når alt kommer til alt er Solens korona "optisk tynd" eller gennemskinnelig, som tåge eller røg. Hun ønskede at forstå de optiske tricks, der kunne forekomme i den slags miljø.

Malanushenko besluttede at simulere processen med at observere koronale sløjfer med en computer. Hun genbrugte en 3D-simulering af Solen, der oprindeligt blev brugt til at studere flares, og skrev derefter et program for at "observere" det. Hun tændte op for simuleringen, og hendes program tog 2D "billeder" af den, ligesom teleskoper giver os 2D snapshots af den rigtige Sol. Sikkert nok afslørede snapshots lyse buer - kunstige koronale sløjfer på en simuleret sol.

Men i modsætning til den rigtige sol kunne Malanushenko sætte den simulerede sol på pause og se på dens 3D-strukturer bag dem. Og hun fandt noget markant anderledes end haveslangelignende rør.

"Jeg har ikke ord, hvordan jeg skal beskrive det, for det ligner ikke noget, vi ser på Jorden," sagde Malanushenko, "jeg vil gerne sige, at denne formation ligner røgskyer, eller måske et slør eller gardiner, der er krøllede ."

Malanushenko skabte en simpel model for at illustrere, hvordan et slør kunne frembringe illusionen af ​​koronale sløjfer. Skyggen skabt mod væggen repræsenterer det 2D-billede, vi ser i solteleskoper. Slørets folder og rynker skaber et mønster af mørkere og lysere tråde, der på nogle måder ligner det billede, der er støbt af ægte rørlignende tråde.

"Men mange af de tråde, som du ser her, er bare en projektionseffekt. De er ikke rigtige," sagde Malanushenko.

Malanushenko og hendes medforfattere er hurtige til at afklare, at ikke alle koronale sløjfer er visuelle illusioner. Der var mange tilfælde, hvor haveslangelignende strukturer virkelig dannes, selv i den simulering, som Malanushenko studerede.

"Det ville være spændende, hvis vi kunne sige 'Vores tankegang var helt forkert, vi har et helt nyt paradigme'," sagde Jim Klimchuk, en solfysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center og medforfatter af papiret. "Det er slet ikke sådan - men disse slør, jeg er sikker på, at de findes, og nu er det et spørgsmål om proportioner:er slør mere almindelige eller er slør mere almindelige?"

En ting, som medforfatterne er enige om, er, at der nu er meget mere arbejde at gøre.

"Har vi nu nogen idé om, hvorfor disse slørstrukturer er produceret?" spurgte Malanushenko. "Nej! Vi har bogstaveligt talt lige opdaget dem. Nu skal vi forklare dem, og vi har ikke en god forklaring endnu." + Udforsk yderligere

En solillusion:Koronale løkker er måske ikke, hvad de ser ud til