Naukowcy odkrywają, dlaczego atmosfera Słońca jest gorętsza od jego powierzchni
W ramach projektu finansowanego z funduszy unijnych brytyjsko-amerykański zespół naukowców pomógł znaleźć odpowiedź na pytanie, dlaczego atmosfera Słońca jest znacznie gorętsza od jego powierzchni. Naukowcy odkryli, że fale namagnesowanej plazmy, wychodzące z dużego jasnego punktu na Słońcu, posiadają wystarczającą energię, aby ogrzewać koronę. Odkrycie, o którym napisano w czasopiśmie Science, wnosi wartościową wiedzę do badań nad reakcjami termojądrowymi tu na Ziemi. Obserwacje są wynikiem projektu OPTICON (Sieć koordynacji optycznej-podczerwonej w astronomii), który zgromadził 47 centrów badawczych i był finansowany na kwotę 19,2 mln EUR z tematu "Infrastruktury badawcze" Szóstego Programu Ramowego UE (6PR). W celu uzyskania obrazów Słońca, zespół prowadzony przez Davida Jessa z Queen's University w Belfaście wykorzystał szwedzki 1-metrowy teleskop słoneczny (SST). Jak sama nazwa wskazuje, SST - obsługiwany przez Szwedzki Instytut Heliofizyki na wyspie La Palma w Hiszpanii - wyposażony jest w soczewkę o średnicy 1 metra, dzięki której jest największym optycznym teleskopem słonecznym w Europie. Układ optyki adaptacyjnej, w jaki teleskop jest wyposażony, eliminuje zaburzenia powodowane przez atmosferę, dzięki czemu możliwa jest obserwacja i wykonywanie bardzo szczegółowych zdjęć z minimalnymi aberracjami. Zdjęcia uzyskane podczas badań miały rozdzielczość około 80 kilometrów. "Uzyskaliśmy 40 km na każdy piksel w naszej [...] kamerze, co jest naprawdę bezprecedensową rozdzielczością" - mówi dr Jess w wywiadzie zamieszczonym w formie podkastu przez magazyn Science. "Są to obecnie jedne z najostrzejszych zdjęć Słońca." Tak szczegółowe zdjęcia pozwoliły naukowcom przyjrzeć się bliżej grupie jasnych punktów, która tworzy strukturę o powierzchni 430.000 kilometrów kwadratowych (mniej więcej dwa razy tyle co powierzchnia Wlk. Brytanii) na Słońcu, w celu potwierdzenia obecności fal Alfvena. "Fala Alfvena charakteryzuje się tym, że przesuwa się z punktu A do B, ale tylko po spiralnym torze." "Chyba najlepszym zobrazowaniem tego zjawiska jest porównanie z elastyczną rurką rozciągniętą między dwoma punktami; kiedy z jednej strony zaczniemy obracać rurkę, zacznie się przesuwać po niej fala z punktu A do punktu B. Ruch obrotowy wywoła również wyższą prędkość." Fale Alfvena to czysta postać fal namagnesowanej plazmy. Poprzednie badania wykazały, że są one wystarczająco mocne, aby zasilać wiatr słoneczny, ale nie na tyle mocne, aby rozgrzać koronę do temperatury milionów stopni. Nowe odkrycie pokazuje, że jest inaczej. Naukowcy byli w stanie określić prędkość fal Alfvena obserwując dopplerowski ruch plazmy po skrętnym torze. Prędkości były zawrotne - sporo ponad 20 km na sekundę. Wprawdzie badana grupa jasnych punktów zajmuje tylko niewielką część powierzchni Słońca, ale wykazano już, że takie grupy są zjawiskiem dosyć częstym. Z analizy konkretnego punktu badanego przez grupę wynika, że fale Alfvena są z pewnością wystarczająco energetyczne, aby ogrzewać koronę. "I rzecz jasna, jeśli te jasne punkty, które są już tak liczne, [...] wszystkie cechują się tym samym mechanizmem, to możliwe jest, że fale te ogrzewają całą koronę" - stwierdza dr Jess. Dokonane odkrycia wyjaśniają, w jaki sposób energia transportowana jest z powierzchni Słońca do jego zewnętrznej atmosfery. Następnym krokiem, według naukowców, jest określenie energii zawartej w jasnych punktach, w ramach badań statystycznych obejmujących całą powierzchnię Słońca. "Tylko w ten sposób będziemy mogli w sposób rozstrzygający stwierdzić, czy te jasne punkty posiadają wystarczająco dużo energii, aby wyjaśnić tajemnicę ogrzewania korony" - mówi dr Jess. Słońce jest stałym źródłem syntezy jądrowej, która jest przedmiotem intensywnych badań na całym świecie. Choć Słońce utrzymuje reakcje termojądrowe 24 godziny na dobę od milionów lat, utrzymanie ich przy użyciu technologii ziemskich jest nadal bardzo trudnym zagadnieniem. "Jednym ze źródeł tej zdolności Słońca jest wydajny mechanizm transportu energii słonecznej przez całą atmosferę gwiazdy" - powiedział dr Jess. Fale Alfvena uważano za możliwy środek transportu tej energii, ale dopiero teraz potwierdzono ich istnienie. Według dr Jessa: "To mogą być drzwi, za którymi czeka pomoc [...] by spróbować propagować i utrzymać reakcje syntezy jądrowej tu na Ziemi, być może uzyskując darmową energię."
Kraje
Zjednoczone Królestwo, Stany Zjednoczone