Van het doorkruisen van zandduinen in de Sahara tot het bewaken van ijsberen in het noordpoolgebied, een groep zonnewetenschappers bekend als de "Solar Wind Sherpa's" onder leiding van Shadia Habbal, naar de uiteinden van de aarde zijn gereisd om wetenschappelijk totale zonsverduisteringen te observeren - de vluchtige momenten waarop de maan de zon volledig blokkeert, tijdelijk dag in nacht veranderen. Met de beelden, ze hebben een verrassende bevinding ontdekt over de wind van de zon en zijn piekerige buitenste atmosfeer - de corona - die alleen in zijn geheel zichtbaar is tijdens een zonsverduistering.

Uit meer dan een decennium aan totale eclipsobservaties genomen over de hele wereld, het team merkte op dat de corona een redelijk constante temperatuur handhaaft, ondanks dynamische veranderingen in de regio die plaatsvinden tijdens een 11-jarige rotatie die bekend staat als de zonnecyclus. evenzo, de zonnewind - de gestage stroom deeltjes die de zon uit de corona door het zonnestelsel loslaat - komt overeen met diezelfde temperatuur.

"De temperatuur aan de bronnen van de zonnewind in de corona is bijna constant gedurende een zonnecyclus, " zei Shadia Habbal, een zonne-onderzoeker aan de Universiteit van Hawaï die de studie leidde. "Deze bevinding is onverwacht omdat coronale structuren worden aangedreven door veranderingen in de verdeling van gemagnetiseerde plasma's in de corona, die zo veel variëren gedurende de 11-jarige magnetische zonnecyclus."

De nieuwe bevindingen, gepubliceerd in de Astrofysische journaalbrieven , helpen wetenschappers de zonnewind beter te begrijpen, dat is een belangrijk onderdeel van het ruimteweer dat van invloed kan zijn op elektronische hardware en astronautenactiviteiten in de ruimte. De resultaten kunnen wetenschappers ook helpen een al lang bestaand zonnemysterie te begrijpen:hoe de corona meer dan een miljoen graden heter wordt dan lagere atmosferische lagen.

Meer dan alleen mooie foto's

Wetenschappers gebruiken al meer dan een eeuw totale zonsverduisteringen om meer te weten te komen over ons universum, inclusief het ontcijferen van de structuur van de zon en explosieve gebeurtenissen, bewijs vinden voor de algemene relativiteitstheorie, en zelfs een nieuw element ontdekken:helium. Terwijl instrumenten die coronagrafen worden genoemd in staat zijn om verduisteringen na te bootsen, ze zijn niet goed genoeg om toegang te krijgen tot de volledige omvang van de corona die wordt onthuld tijdens een totale zonsverduistering. In plaats daarvan, astronomen moeten naar verre streken van de aarde reizen om de corona te observeren tijdens verduisteringen, die ongeveer elke 12 tot 18 maanden voorkomen en maar een paar minuten duren.

Door reizen naar Australië, Libië, Mongolië, Oregon, en verder, het team verzamelde 14 jaar aan totale zonsverduisteringsbeelden met hoge resolutie van over de hele wereld. Ze legden de verduisteringen vast met camera's die waren uitgerust met gespecialiseerde filters om de temperaturen van de deeltjes uit het binnenste deel van de corona te meten, de bronnen van de zonnewind.

De onderzoekers gebruikten licht van twee veelvoorkomende soorten geladen ijzerdeeltjes in de corona om de temperatuur van het materiaal daar te bepalen. De resultaten toonden onverwacht aan dat de hoeveelheid koelere deeltjes - die overvloediger was en waarvan werd vastgesteld dat ze het grootste deel van het materiaal van de zonnewind bijdroegen - verrassend consistent was op verschillende tijdstippen tijdens de zonnecyclus. Het schaarse hetere materiaal varieerde veel meer met de zonnecyclus, terwijl de snelheid van de zonnewind varieerde van 185 tot 435 mijl per seconde.

"Dat betekent dat wat het grootste deel van de corona en zonnewind verwarmt, niet erg afhankelijk is van de activiteitscyclus van de zon, " zei Benjamin Boe, een zonne-onderzoeker aan de Universiteit van Hawaï betrokken bij het nieuwe onderzoek.

De bevinding is verrassend omdat het suggereert dat hoewel de meerderheid van de zonnewind afkomstig is van bronnen met een ongeveer constante temperatuur, het kan enorm verschillende snelheden hebben. "Dus nu is de vraag welke processen houden de temperatuur van de bronnen van de zonnewind op een constante waarde?" zei Habbal.

De dynamische zon

Het team vergeleek de eclipsgegevens ook met metingen van NASA's Advanced Composition Explorer, of ACE, ruimtevaartuig, die zich op 1 miljoen mijl afstand van de aarde in de richting van de zon bevindt en ook essentieel was bij het onthullen van de eigenschappen van de dynamische component van de zonnewind. De variabele snelheden van de dynamische wind werden onderscheiden door de variabiliteit van de daarmee samenhangende ijzerladingstoestanden. De gegevens van het ruimtevaartuig toonden aan dat de snelheden van de deeltjes die in de variabele zonnewind worden waargenomen, veranderden in relatie tot de daarmee samenhangende ijzerladingstoestanden. De hoge temperatuur omhulsels rond gebeurtenissen die protuberansen worden genoemd, ontdekt door eclipswaarnemingen, bleken verantwoordelijk te zijn voor de dynamische wind en de occasionele coronale massa-ejectie - een grote wolk van zonneplasma en ingebedde magnetische velden die na een zonne-uitbarsting in de ruimte vrijkwamen.

Hoewel het team niet weet waarom de bronnen van de zonnewind dezelfde temperatuur hebben, ze denken dat de snelheden variëren afhankelijk van de dichtheid van de regio waar ze vandaan komen, die zelf wordt bepaald door het onderliggende magnetische veld. Snelvliegende deeltjes komen uit gebieden met een lage dichtheid, en langzamere uit regio's met een hoge dichtheid. Dit komt waarschijnlijk omdat de energie wordt verdeeld tussen alle deeltjes in een regio. Dus in gebieden waar er minder deeltjes zijn, er is meer energie voor elk afzonderlijk deeltje. Dit is vergelijkbaar met het splitsen van een verjaardagstaart - als er minder mensen zijn, er is meer taart voor elke persoon.

De nieuwe bevindingen bieden nieuwe inzichten in de eigenschappen van de zonnewind, dat een belangrijk onderdeel is van het ruimteweer dat van invloed kan zijn op in de ruimte gebaseerde communicatiesatellieten en astronomische observatieplatforms. Het team is van plan om de wereld rond te blijven reizen om totale zonsverduisteringen te observeren. Ze hopen dat hun inspanningen uiteindelijk een nieuw licht kunnen werpen op het al lang bestaande zonnemysterie:hoe de corona een temperatuur van een miljoen graden bereikt, veel heter dan het zonneoppervlak.