In een baanbrekend nieuw onderzoek heeft een team onder leiding van wetenschappers van het National Solar Observatory (NSO) van de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) de scherpste blik ooit geworpen op het oppervlak van de zon, waarbij ultrafijne magnetische “strepen” zichtbaar zijn van slechts 20 kilometer breed, ongeveer de lengte van Manhattan. Met behulp van de NSF Daniel K. Inouye Solar Telescope, gebouwd en geëxploiteerd door de NSO, heeft het team deze heldere en donkere strepen waargenomen die over de wanden van de zonnekorrels kabbelen. Ze worden veroorzaakt door gordijnachtige magnetische velden die het licht veranderen, net zoals stof dat in de wind wappert. De ontdekking onthult een nieuwe laag van complexiteit in de magnetische structuur van de zon en toont het ongeëvenaarde vermogen van de Inouye Solar Telescope om eigenschappen op te lossen waarvan eerder werd gedacht dat ze onbereikbaar waren, waardoor nieuwe aanwijzingen worden gegeven over hoe magnetisme zonneverschijnselen vormgeeft.
Een team van zonnefysici heeft een nieuwe studie gepubliceerd die licht werpt op de fijnschalige structuur van het oppervlak van de zon. Met behulp van de ongeëvenaarde kracht van de Daniel K. Inouye Solar Telescope van de Amerikaanse National Science Foundation (NSF), gebouwd en beheerd door het NSF National Solar Observatory (NSO) op Maui, hebben wetenschappers voor het eerst zo gedetailleerd ultrakorte heldere en donkere strepen op de fotosfeer van de zon waargenomen. Dit biedt een ongekend inzicht in hoe magnetische velden de dynamica van het zonneoppervlak vormgeven op schalen van wel 20 kilometer (of 12,4 mijl). Het bereikte detailniveau stelt ons in staat om een duidelijk verband te leggen tussen deze strepen en de strepen die we zien in geavanceerde simulaties, zodat we hun aard beter kunnen begrijpen.
Deze strepen, die strepen worden genoemd en te zien zijn tegen de wanden van zonneconvectiecellen die bekend staan als granulen, zijn het resultaat van gordijnachtige vellen magnetische velden die rimpelen en verschuiven als stof die in de wind waait. Als licht van de hete granulaatwanden door deze magnetische “gordijnen” valt, produceert de interactie een patroon van afwisselende helderheid en duisternis dat variaties in het onderliggende magnetische veld volgt. Als het veld in het gordijn zwakker is dan in de omgeving verschijnt het donker, als het relatief sterker is verschijnt het helder.
“In dit werk onderzoeken we voor het eerst de fijnschalige structuur van het zonneoppervlak met een ongekende ruimtelijke resolutie van slechts ongeveer 20 kilometer, of de lengte van Manhattan Island,” zegt NSO-wetenschapper Dr. David Kuridze, hoofdauteur van het onderzoek. “Deze strepen zijn de vingerafdrukken van fijnschalige magnetische veldvariaties.”
Draadachtige structuren, bekend als fotosferische strepen. Het onderste paneel toont een bewerkte versie van het beeld,
geproduceerd met behulp van een feature-extractietechniek die de fijnschalige details van dit fenomeen benadrukt.
Foto: NSF/NSO/AURA
De bevindingen waren niet verwacht en alleen mogelijk dankzij de ongekende mogelijkheden van de Inouye Solar Telescope. Het team gebruikte het Visible Broadband Imager (VBI) instrument van de Inouye dat in de G-band werkt, een specifiek bereik van zichtbaar licht dat bijzonder nuttig is voor het bestuderen van de zon omdat het gebieden met sterke magnetische activiteit markeert, waardoor kenmerken zoals zonnevlekken en fijnschalige structuren zoals die in het onderzoek gemakkelijker te zien zijn. Met de opstelling kunnen onderzoekers de fotosfeer van de zon observeren met een indrukwekkende ruimtelijke resolutie van beter dan 0,03 boogseconden (dat is ongeveer 20 kilometer op de zon). Dit is de scherpste resolutie die ooit in de zonneastronomie is bereikt. Om hun waarnemingen te interpreteren, vergeleek het team de beelden met geavanceerde simulaties die de fysica van het oppervlak van de zon nabootsen.
Het onderzoek bevestigt dat deze strepen het gevolg zijn van subtiele maar krachtige magnetische fluctuaties, variaties van slechts honderd gauss, vergelijkbaar met de sterkte van een typische koelkastmagneet, die de dichtheid en ondoorzichtigheid van het plasma veranderen en het zichtbare oppervlak met slechts enkele kilometers verschuiven. Deze verschuivingen, bekend als Wilson-depressies, zijn alleen detecteerbaar dankzij het unieke oplossend vermogen van de 4-meter primaire spiegel van de NSF Inouye Solar Telescope, de grootste ter wereld.
“Magnetisme is een fundamenteel fenomeen in het heelal en soortgelijke magnetisch geïnduceerde strepen zijn ook waargenomen in verder weg gelegen astrofysische objecten, zoals moleculaire wolken”, zegt NSO-wetenschapper en co-auteur van het onderzoek Dr. Han Uitenbroek. “De hoge resolutie van Inouye, in combinatie met simulaties, stelt ons in staat om het gedrag van magnetische velden in een brede astrofysische context beter te karakteriseren.”
Het bestuderen van de magnetische architectuur van het zonneoppervlak is essentieel voor het begrijpen van de meest energetische gebeurtenissen in de buitenste atmosfeer van de zon, zoals zonnevlammen, uitbarstingen en coronale massa-ejecties, en dus voor het verbeteren van voorspellingen van het ruimteweer. Deze ontdekking vergroot niet alleen ons begrip van deze architectuur, maar opent ook de deur naar het bestuderen van magnetische structuren in andere astrofysische contexten - en op kleine schalen die ooit onbereikbaar werden geacht vanaf de aarde.
“Dit is slechts een van de vele primeurs voor de Inouye, die laat zien hoe de Inouye de grenzen van het zonneonderzoek blijft verleggen,” zegt NSO Associate Director voor de NSF Inouye Solar Telescope, Dr. David Boboltz. “Het onderstreept ook de vitale rol van de Inouye bij het begrijpen van de kleinschalige fysica die ruimteweersgebeurtenissen aanstuurt die onze steeds technologischer wordende samenleving hier op aarde beïnvloeden.”
Het oppervlak van de zon (fotosfeer), vastgelegd met het VBI-instrument van de Inouye Solar Telescope in de
G-band (430 nanometer) met een resolutie van ongeveer 20 kilometer. Het ingezoomde gebied onthult
ongekende details van de fotosfeer van de zon - korrelige wanden gedomineerd door ultradunne strepen
van ongeveer 20-50 kilometer breed. Foto: NSF/NSO/AURA
Bron: NSO
