science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De structuur van een gigantische zonnevlam meten

Een ultraviolet beeld van een gigantische zonnevlam op 10/09/2017, gezien door SDO, het Solar Dynamics Observatorium. Witte contouren tonen de magnetische veldlijnen afgeleid van modellen; de rode gebieden tonen de microgolfbeelden met hoge resolutie van de Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA) die de snel stijgende, ballonvormig, uitbarstend heet gas (de schaal geeft de frequentie van de waarnemingen weer). Deze beelden met hoge ruimtelijke resolutie hebben astronomen in staat gesteld te bevestigen dat deze regio's de primaire locaties zijn voor het versnellen en kanaliseren van de snel bewegende elektronen naar de interplanetaire ruimte. Krediet:NSF, nasa, en Chen et al. 2020

De corona van de zon, zijn hete buitenste laag, heeft een temperatuur van meer dan een miljoen graden Kelvin, en produceert een wind van geladen deeltjes, ongeveer een miljoenste van de massa van de maan wordt elk jaar uitgeworpen. Van voorbijgaande gebeurtenissen is bekend dat ze grote uitbarstingen van hoogenergetische geladen deeltjes in de ruimte veroorzaken, waarvan sommige de aarde bombarderen, het produceren van poollicht en soms zelfs het verstoren van wereldwijde communicatie. Een probleem waar astronomen al lang mee bezig zijn, is hoe de zon deze hoogenergetische deeltjes produceert.

Er wordt gedacht dat fakkels of andere soorten impulsieve gebeurtenissen sleutelmechanismen zijn. Het hete gas wordt geïoniseerd en produceert een onderliggende laag circulerende stroom die krachtige magnetische veldlussen genereert. Wanneer deze lussen draaien en breken, kunnen ze abrupt pulsen van geladen deeltjes uitstoten. In het standaardbeeld van zonnevlammen, grootschalige bewegingen drijven deze activiteit aan, maar waar en hoe de energie lokaal vrijkomt, en hoe de deeltjes worden versneld, zijn onzeker gebleven omdat de magnetische eigenschappen van de grootschalige stroomplaat niet zijn gemeten met afmetingen die klein genoeg zijn om overeen te komen met de domeinen van affakkelactiviteit.

CfA-astronomen Chengcai Shen, Katharine Reeves en een team van hun medewerkers rapporteren ruimtelijk opgeloste waarnemingen van de regio's van magnetisch veld en door flare-uitgeworpen elektronenactiviteit. Het team gebruikte de dertien antenne-array van de Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA) en de microgolfbeeldvormingstechnieken om de gigantische zonnevlam op 10 september 2017 te observeren. Naarmate de gebeurtenis vorderde, zagen ze een snel stijgende, ballonvormige donkere holte, overeenkomend met gedraaide magnetische veldlijnen die stijgen, breken, en het uitwerpen van elektronen zoals ruwweg gezien langs de as van de veldlijnen.

De wetenschappers waren in staat om de details van de configuratie te modelleren, en door de sterkte van het magnetische veld en de snelheid van de plasmastroom te schatten, ze stelden vast dat deze ene grote uitbarsting alleen al tijdens zijn piek enkele minuten ongeveer 0,02% van de energie van de hele zon vrijgaf. Hun resultaten suggereren dat dit soort ruimtelijke structuren in het veld de primaire locaties zijn voor het versnellen en kanaliseren van de snel bewegende elektronen naar de interplanetaire ruimte, en demonstreren de kracht van deze nieuwe, ruimtelijk opgeloste beeldvormingstechnieken.