Et kinesisk-tysk team av forskere har identifisert magnetiske strukturer i solcoronaen hvor den raske solvinden har sin opprinnelse. Ved å bruke bilder og Doppler-kart fra Solar Ultraviolet Measurements of Emitted Radiation (SUMER) spektrometer og magnetogrammer levert av Michelson Doppler Imager (MDI) på det rombaserte Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) til ESA og NASA, observerte de solvind som strømmer fra traktformede magnetfelt som er forankret i banene til magnetnettet nær overflaten til Solen. Disse observasjonene blir presentert i 22. aprilutgaven av Science magazine. Forskningen fører til en bedre forståelse av den magnetiske naturen til kildene til solvinden, en strøm av kraftig og varmt plasma (elektrisk ledende gass) som påvirker jordas rommiljø.
Solvinden består av protoner, alfapartikler (to ganger ionisert helium), tunge ioner og elektroner som strømmer fra overflaten av solen med hastigheter fra 300 til 800 km / s. De tunge ionene i koronale kilderegioner avgir stråling ved visse ultrafiolette bølgelengder. Når de strømmer mot Jorden, som de gjør når de sporer den begynnende solvinden, blir bølgelengdene til den ultrafiolette utslippen kortere, et fenomen kalt Doppler-effekten, som er velkjent i sin akustiske variant, for eksempel fra endringen i tonen til hornet på en politibil mens han nærmet seg eller avtar fra lytteren. I solcelle-tilfellet blir plasmabevegelse mot oss, som betyr vekk fra soloverflaten, oppdaget som blå skift i det ultrafiolette spekteret, og kan dermed brukes til å identifisere begynnelsen av solvindutstrømningen.
Et SUMER ultrafiolett spekter tilsvarer det som sees når et prisme skiller hvitt lys i en regnbue med forskjellige farger. Den ultrafiolette strålingen er imidlertid usynlig for det menneskelige øyet og kan ikke trenge gjennom jordens atmosfære. Ved å analysere ultrafiolett utslipp oppnådd av SUMER på romobservatoriet SOHO fra verdensrommet, kan solfysikere lære mye om solen og utlede gasstemperaturen, kjemisk sammensetning og bevegelse i de forskjellige atmosfæriske lag.
"Den fine magnetiske strukturen i kilderegionen for solvind har holdt seg unnvikende," sa den første forfatteren, prof. Chuanyi Tu, fra Geofysikk-instituttet ved Peking-universitetet i Beijing, Kina. “I mange år har sol- og romfysikere observert raske solvindstrømmer som kommer fra koronale regioner med åpne magnetfeltlinjer og lav lysintensitet, de såkalte koronhullene. Imidlertid, bare ved å kombinere komplekse observasjoner fra SOHO på en ny måte, har vi imidlertid kunnet utlede egenskapene til kildene i koronale hull. Den raske solvinden ser ut til å ha sin opprinnelse i koronale trakter med en hastighet på omtrent 10 km / s i en høyde på 20.000 kilometer over fotosfæren.
"Den raske solvinden begynner å strømme ut fra toppen av trakter i koronale hull med en strømningshastighet på omtrent 10 km / s," sier professor Tu. “Denne utstrømningen blir sett på som store lapper i Doppler-blå skift (klekkede områder i figuren over) av en spektrallinje som er avgitt av Ne + 7-ioner ved en temperatur på 600 000 Kelvin, som kan brukes som en god sporstoff for den varme plasmaflyten . Gjennom en sammenligning med magnetfeltet, som ekstrapolert fra fotosfæren ved hjelp av MDI magnetiske data, fant vi at det blåskiftemønsteret på denne linjen korrelerer best med det åpne feltstrukturen på 20.000 km. "
SUMER-spektrometret gransket kildene til solvinden ved å observere ultrafiolett stråling fra et stort område av den nordlige polare regionen av solen. "Den klare identifiseringen av den detaljerte magnetiske strukturen til kilden, som nå blir avslørt som koronale trakter, og bestemmelsen av frigjøringshøyden og den første hastigheten til solvinden er viktige trinn for å løse problemene med massetilførsel og grunnleggende akselerasjon. Vi kan nå rette oppmerksomheten mot å studere ytterligere plasmaforhold og fysiske prosesser som oppstår i de ekspanderende koronale traktene og i de smale nakken som er forankret i det magnetiske nettverket, sier prof. Eckart Marsch, medforfatter av Science-papiret.
Å løse solvindens art og opprinnelse er et av hovedmålene som SOHO ble designet for. Det har lenge vært kjent for det astronomiske samfunnet at den raske solvinden kommer fra koronale hull. Det som er nytt her, er oppdagelsen at disse strømningene starter i koronale trakter, som har sin kilde plassert i kantene av magnetnettet. Rett under solens overflate er det store konveksjonsceller. Hver celle har magnetiske felt assosiert med den, som er konsentrert i nettverksbanene ved magneto-konveksjon, der traktnakkene er forankret. Plasmaet, mens det fremdeles er innesperret i små løkker, føres ved konveksjon til traktene og slippes der, som en bøtte med vann tømmes i en åpen vannkanal.
"Tidligere ble det antatt at den raske solvinden har sin opprinnelse på en gitt åpen feltlinje i ioniseringslaget til hydrogenatom litt over fotosfæren," sier professor Marsch, "Imidlertid er det lave Doppler-skiftet av en utslippslinje fra karbonioner viser at bulkutstrømning ennå ikke har skjedd i en høyde av 5000 km. Solvindvindplasmaet anses nå å være levert av plasma som stammer fra de mange små magnetiske løkkene, med bare noen få tusen kilometer i høyden, og overfylle trakten. Gjennom magnetisk tilkobling tilføres plasma fra alle sider til trakten, hvor det kan bli akselerert og til slutt danne solvind. "
SUMER-instrumentet ble bygget under ledelse av Dr. Klaus Wilhelm, som også er medforfatter av papiret, ved Max Planck Institute for Solar System Research (tidligere Max Planck Institute for Aeronomy) i Lindau, Tyskland, med sentrale bidrag fra Institut d'Astrophysique Spatiale i Orsay, Frankrike, NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, University of California i Berkeley, og med økonomisk støtte fra tyske, franske, USA og sveitsiske nasjonale byråer. SOHO har operert i nesten ti år på et spesielt utsiktspunkt i verdensrommet 1,5 milion kilometer fra jorden, på solsiden av jorden. SOHO er et prosjekt for internasjonalt samarbeid mellom European Space Agency og NASA. Den ble lansert på en Atlas II-AS-rakett fra NASAs Kennedy Space Center, Florida, i desember 1995 og drives fra Goddard Space Flight Center.
Opprinnelig kilde: Max Planck Society News Release
