Belgium

Magnetische golven verklaren het mysterie van de hete buitenste laag van de zon

De corona van de zon tijdens een zonsverduistering, gezien vanop de aarde (wit en grijs) en vanuit de ruimte.

De corona van de zon tijdens een zonsverduistering, gezien vanop de aarde (wit en grijs) en vanuit de ruimte. J. Vilinga (Angola, IAP), LASCO, NRL, SOHO, ESA, NASA R. Wittich, S. Koutchmy.j

Een theorie die verklaart waarom de buitenste laag van de atmosfeer van de zon een andere samenstelling heeft dan de binnenste lagen, is voor het eerst bevestigd door directe waarnemingen. Magnetische golven in de middelste laag, de chromosfeer, splitsen het plasma van de zon in verschillende bestanddelen, waardoor enkel de ion-deeltjes naar de corona worden gevoerd terwijl de neutrale deeltjes achterblijven. 

De extreem hete buitenste laag van de zon, de corona, heeft een andere chemische samenstelling dan de koelere binnenste lagen. Wat daarvan de oorzaak is, is een vraag die wetenschappers al tientallen jaren bezighoudt.

Een mogelijke verklaring is dat in de middelste laag van de zonne-atmosfeer, de chromosfeer, magnetische golven een kracht uitoefenen die het plasma van de zon splitst in verschillende onderdelen, waardoor enkel de geïoniseerde deeltjes - de deeltjes met een elektrische lading - naar de corona getransporteerd worden, terwijl de neutrale deeltjes - zonder lading - achterblijven. Dat leidt tot een opeenhoping van elementen zoals ijzer, silicium en magnesium in de buitenste atmosfeer.  

Nu heeft een internationaal team onder leiding van onderzoekers van het University College London (UCL) en het Italiaanse ruimte-agentschap Agenzia Spatiale Italiana (ASI) in een nieuwe studie waarnemingen van een telescoop in New Mexico gecombineerd met gegevens van satellieten in de buurt van de aarde om een verband te identificeren tussen magnetische golven in de chromosfeer en gebieden in de hete buitenste atmosfeer waar veel geïoniseerde deeltjes voorkomen.

"De verschillende chemische samenstelling van de binnenste en buitenste lagen van de zon werd meer dan 50 jaar geleden voor het eerst opgemerkt. Die ontdekking leidde tot een van open vragen die al het langst op een antwoord wachten in de astrofysica", zei doctor Deborah Baker van UCL, de hoofdauteur van de nieuwe studie. "Het verschil in samenstelling is verrassend, aangezien de verschillende lagen fysiek met elkaar verbonden zijn en de materie in de corona voortkomt uit de binnenste laag, de fotosfeer."

"Nu zijn we er op afdoende wijze in geslaagd magnetische golven waar te nemen in de chromosfeer en die te koppelen aan een overvloed aan elementen in de corona die niet gevonden worden in de binnenste lagen van de atmosfeer van de zon, dankzij een unieke combinatie van waarnemingen van de zonne-atmosfeer vanop de aarde en vanuit de ruimte, waarnemingen die bijna gelijktijdig werden uitgevoerd."

"De processen identificeren die de corona vormgeven, is cruciaal voor onze pogingen om de zonnewind beter te begrijpen, de stroom van geladen deeltjes die uit de zon stroomy en die satellieten en de infrastructuur op aarde kan verstoren en beschadigen. Onze nieuwe bevindingen zullen ons helpen om de zonnewind te analyseren en terug te volgen tot de plaats waar hij vandaan komt in de atmosfeer van de zon", zo zei Baker. 

De zonnewind kan satellieten en de elektronica in ruimtetuigen en vliegtuigen verstoren of beschadigen, GPS-signalen beïnvloeden, en ook een invloed hebben op elektrische infrastructuur en pijpleidingen op aarde. Hij veroorzaakt ook het zuider- en noorderlicht.

De zonnewind kan satellieten en de elektronica in ruimtetuigen en vliegtuigen verstoren of beschadigen, GPS-signalen beïnvloeden, en ook een invloed hebben op elektrische infrastructuur en pijpleidingen op aarde. Hij veroorzaakt ook het zuider- en noorderlicht. NASA/Public domain

Magnetische golven

De bevindingen in de nieuwe studie bouwen voort op die van een eerdere studie van een aantal van dezelfde auteurs die verleden maand gepubliceerd is in de Philosophical Transactions of the Royal Society. In die eerdere studie werden zonder twijfel magnetische golven in de chromosfeer gedetecteerd en werd uitgesloten dat andere factoren gelijkaardige magnetische schommelingen zouden kunnen veroorzaakt hebben. 

Het bestaan van magnetische golven - trillingen van ionen die zich in een bepaalde richting bewegen - werd voor het eerst theoretisch voorgesteld in 1942. Gedacht wordt dat ze ontstaan door de miljoenen 'nanoflares', mini-ontploffingen die elke seconde plaatsvinden in de corona. 

Het onderzoeksteam achter de nieuwe studie ging de richting van de golven na door modellen te maken van een waaier aan magnetische velden en ontdekte dat golven die weerkaatsten in de chromosfeer magnetisch verbonden leken te zijn met gebieden in de corona waar zeer veel geïoniseerde deeltjes voorkwamen. 

"Het verschil in chemische samenstelling tussen de binnenste laag, de fotosfeer, en de corona is niet alleen een kenmerk van onze zon, maar van sterren in heel het universum. Door ons plaatselijk laboratorium, de zon, te observeren kunnen we dus onze kennis van het unversum verbeteren", zei mede-auteur van de studie doctor Marco Stangalini van het ASI en het Instituto Nazionale di Astrofisica in Rome. 

De twee studies maakten gebruik van waarnemingen die verricht werden door IBIS (Interferometric Bidimensional Spectropolarimeter), een beeldvormingstoestel met hoge resolutie dat spectraallijnen scant tussen 550-860 nm van de Dunn Solar Telescope in New Mexico, samen met beelden van de EIS (Extreme-Ultraviolet Imaging Spectrometer) aan boord van de Japans-Brits-Amerikaanse ruimtetelescoop voor onderzoek van de zon Hinode en gegevens van het Solar Dynamics Observatory, een ruimtesonde van de NASA waarmee sinds 2010 de zon bestudeerd wordt. 

De onderzoekers zeggen dat hun bevindingen de basis kunnen vormen voor verder onderzoek met gegevens van de Solar Orbiter (SolO), een observatiesatelliet ontwikkeld door de Europese ruimtevaartorganisatie ESA die in februari 2020 gelanceerd werd met de bedoeling close-upopnames van de zon te maken.

De studie van de onderzoekers van UCL, ASI, Queen's University in Belfast, de George Mason University in Virginia, het Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique van het Observatoire de Paris en de Universitetet i Oslo is gepubliceerd in The Astrophysical Journal. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van het University College London. 

Voor wie zich overigens afvraagt waarom de buitenste laag van de atmosfeer van de zon dezelfde naam draagt als het virus dat ons nu al bijna een jaar teistert, dat komt door hoe ze er uitzien. Corona betekent 'kroon' of 'krans' in het Latijn en de corona van de zon ligt als een krans rond de zon, zoals te zien is bij een zonsverduistering. Bij het coronavirus zijn het de eiwitspikes die uit de buitenwand van het virus omhoogsteken die op een tweedimensionale foto het beeld van een krans rond het virus geven.  

Een video (in het Engels) van het WaLSA-team (Waves in the Lower Solar Atmosphere) van UCL over de nieuwe bevindingen.

Football news:

Mascherano over Messi ' s toekomst: hij zou nooit Leo advies durven geven. Als vriend zal ik elke beslissing die hij maakt steunen. Voormalig Barcelona verdediger Javier Mascherano heeft zich uitgesproken over Lionel Messi ' s toekomst bij de club
Claudio Marchisio: Ronaldo inspireert altijd angst. Met uitzondering van strafschoppen van 25 meter
Jaka over beledigingen in sociale netwerken: het doodt voetbal. Ik zou graag degenen ontmoeten die dit allemaal schrijven, en vragen: waarom?
Ajax wil het contract met Onan verlengen, ondanks de schorsing
Ex-Arsenal spits Sanogo is verhuisd naar Huddersfield
Pep Guardiola: ik weet niet wat fantasy football is. Ik hoorde niet over hem tot maandag
Toni Kroos: natuurlijk worden we benadrukt door het aantal blessures in Real Madrid. Ik weet niet wat er aan de hand is