science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Coronale gaten tijdens het zonnemaximum

Een ultraviolet beeld van de zon met een coronaal gat - een donker gebied, hier op de noordpool van de zon gezien met NASA's Solar Dynamics Observatory. Coronale gaten zijn gebieden waar het verzwakte magnetische veld een sterkere zonnewind mogelijk maakt. Astronomen hebben correlaties gevonden tussen coronale gaten nabij de evenaar van de zon en de zonnecycli van elf en tweeëntwintig jaar. Krediet:NASA, SDO

Zonnevlekken werden voor het eerst gezien door Galileo, en in de achttiende eeuw concludeerde Rudolf Wolf uit zijn studie van eerdere waarnemingen dat er een ongeveer elfjarige zonnecyclus van activiteit was. In 1919 vond de astronoom George Ellery Hale een nieuwe zonneperiodiciteit, de tweeëntwintigjarige magnetische zonnecyclus die is samengesteld uit twee cycli van elf jaar en tegenwoordig de Hale-cyclus wordt genoemd. De elfjarige cyclus is een complex dynamoproces waarbij de verwrongen magnetische velden van de zon in de tegenovergestelde richting draaien als gevolg van de combinatie van de differentiële rotatie van de zon en de convectie in zijn atmosfeer. Vervolgens, na een tweede cyclus, de oorspronkelijke polariteit wordt hersteld.

De cyclus wordt gekenmerkt door periodieke veranderingen in zonneactiviteit zoals het aantal zonnevlekken en actieve gebieden (ensembles van magnetische lusstructuren); tijdens de periode van maximale activiteit bereikt het aantal zonnevlekken een maximum. Het aantal coronale gaten geeft een andere maatstaf voor activiteit, een coronaal gat is een donkerder lijkend gebied van kouder gas op het oppervlak van de zon. Tijdens maximale activiteit, coronale gaten zijn te vinden op lage breedtegraden van de zon en minder in de poolgebieden.

Energetische gebeurtenissen op de zon zoals uitbarstingen, fakkels, en coronale massa-ejecties piek op of nabij tijden van zonnemaximum; tegelijkertijd verzwakken sommige structuren in het magnetische veld tot nulsterkte en nemen dan toe, maar met het tegenovergestelde teken. Een bijzonder krachtige zonnewind kan tijdens deze periodes van zwakke magnetische velden ontsnappen en de geladen deeltjes kunnen dan de ruimte in en naar de aarde reizen. Coronale gaten zijn belangrijke structuren die deze verzwakte velden aangeven. CfA-astronomen Nishu Karna, Steven Saar, en Ed DeLuca en een team van collega's voerden een statistische studie uit van de coronale gaten in de buurt van het equatoriale gebied, en van actieve regio's, tijdens de maximale fase van de laatste vier zonnecycli over de jaren 1979-2015.

De wetenschappers vonden een sterke negatieve correlatie tussen het aantal equatoriale coronale gaten en actieve regio's, evenals statistisch significante verschillen in de eigenschappen van de twee elfjarige cycli van de Hale-cyclus. Bijvoorbeeld, ze onderzochten de veranderende afstanden ("paren") tussen equatoriale coronale gaten en actieve gebieden en vonden meer van de nauwe paringen tijdens de piek van activiteit in de ene helft van de Hale-cyclus... maar niet in de andere. Het meest significant, tijdens deze actieve tijden nemen ook de zonnewindstroom en winddruk aanzienlijk toe. De resultaten leiden tot belangrijke inzichten in hoe zonneactiviteit de aarde beïnvloedt en benadrukken belangrijke processen die nog steeds niet worden begrepen zoals het verschillende gedrag van de twee helften van de Hale-cyclus.