Tajemnicza energia korony
Fale magnetyczne, znane jako fale Alfvéna, zostały po raz pierwszy opisane przez szwedzkiego fizyka Hannesa Alfvéna w 1942 roku, co przyniosło mu później nagrodę Nobla. Teoretycznie miały one przenosić ogromne ilości energii przez plazmę, ale ich bezpośrednia detekcja w koronie słonecznej pozostawała nieuchwytna przez dziesięciolecia. Przełom nastąpił dzięki Daniel K. Inouye Solar Telescope znajdującemu się na Hawajach. Ten najpotężniejszy teleskop słoneczny świata dysponuje czterometrowym lustrem, co daje czterokrotnie większe możliwości obserwacyjne niż poprzednie urządzenia tego typu.
Czytaj też: Księżycowy pył skrywa kosmiczne skarby. Naukowcy odkryli to, czego na Ziemi prawie nie ma
To odkrycie kończy długotrwałe poszukiwania tych fal, które mają swoje korzenie w latach 40. XX wieku. W końcu byliśmy wstate bezpośrednio zaobserwować te skrętne ruchy, skręcające linie pola magnetycznego tam i z powrotem w koronie – tłumaczy Richard Morton, kierownik badań z Northumbria University
Kluczową rolę odegrał instrument Cryo-NIRSP, który śledził ruch żelaza rozgrzanego do 1,6 miliona stopni Celsjusza. Dzięki rozdzielczości przestrzennej około 87 kilometrów i częstotliwości pomiarów co sekundę, naukowcy wyłapali subtelne ruchy wcześniej maskowane przez dominujące oscylacje.
Rozwiązanie starej zagadki
Odkrycie wyjaśnia paradoks temperaturowy Słońca. Podczas gdy powierzchnia gwiazdy osiąga „zaledwie” 5500 stopni Celsjusza, jej korona rozgrzewa się do ponad miliona stopni. To tak, jakby płomień świecy okazał się chłodniejszy od otaczającego go powietrza. Morton opracował nowatorskie metody analizy danych, które pozwoliły odseparować różne typy ruchów falowych. Jak sam przyznaje:
Ruch plazmy w koronie słonecznej jest zdominowany przez ruchy kołyszące. Maskują one ruchy skrętne, więc musiałem opracować sposób na usunięcie kołysania, aby znaleźć skręcanie
W odróżnieniu od większych fal obserwowanych podczas rozbłysków słonecznych, te nowo odkryte małoskalowe fale skrętne są stale obecne i mogą stanowić główne źródło energii dla spokojnego Słońca. Badania opublikowane w Nature Astronomy wskazują, że skrętne fale Alfvéna transportują od 100 do 400 watów energii na każdy metr kwadratowy. Taka ilość wystarcza do wyjaśnienia zarówno ogrzewania plazmy w spokojnych rejonach Słońca, jak i przyspieszenia wiatru słonecznego. Amplitudy prędkości wykrytych fal osiągają około 19,5 kilometra na sekundę po uwzględnieniu niezbędnych korekt. Wartości te są spójne z wcześniejszymi pomiarami w innych strukturach słonecznych, co potwierdza wiarygodność całego odkrycia. Te same fale mogą być źródłem tzw. przełączeń magnetycznych, które stanowią znaczące nośniki energii w wietrze słonecznym zaobserwowane przez sondę Parker Solar Probe podczas jej bliskich przelotów obok Słońca.
Pokłosie nowych ustaleń na temat Słońca
Odkrycie ma znaczenie nie tylko dla czystej nauki. Lepsze zrozumienie mechanizmów rządzących koroną słoneczną może poprawić przewidywanie pogody kosmicznej, która wpływa na satelity, systemy GPS i sieci energetyczne na Ziemi.
Czytaj też: Marsjański łazik uwiecznił dziwny obiekt na niebie. Pochodzi spoza Układu Słonecznego
To badanie stanowi istotne potwierdzenie dla szeregu modeli teoretycznych, które opisują, jak turbulencja fal Alfvéna zasila atmosferę słoneczną – zauważa Morton
Prace były efektem współpracy naukowców z Pekinu, KU Leuven w Belgii, Queen Mary University of London, Chińskiej Akademii Nauk oraz NSF National Solar Observatory. Choć odkrycie zamyka jeden rozdział w astronomii słonecznej, dostarcza kolejnych pytań. Zespół przewiduje, iż zapoczątkuje ono nowe badania nad propagacją i rozpraszaniem energii przez fale w koronie. Można mieć nadzieję, że lepsze zrozumienie tych procesów przełoży się na dokładniejsze prognozy aktywności słonecznej i jej wpływu na naszą technologię. Po 80 latach od teoretycznego przewidzenia, naukowcy wreszcie mogą obserwować te nieuchwytne fale w działaniu. To jednak dopiero początek drogi do pełnego zrozumienia mechanizmów rządzących naszą najbliższą gwiazdą.