Zoals de meeste op zonne-energie klinkende raketten, de tweede vlucht van het FOXSI-instrument - een afkorting voor Focusing Optics X-ray Solar Imager - duurde 15 minuten, met slechts zes minuten aan gegevensverzameling. Maar in die korte tijd het geavanceerde instrument vond het beste bewijs tot nu toe van een fenomeen waar wetenschappers al jaren naar op zoek zijn:handtekeningen van kleine zonnevlammen die de mysterieuze extreme opwarming van de buitenste atmosfeer van de zon zouden kunnen helpen verklaren.

FOXSI heeft een soort licht gedetecteerd dat harde röntgenstraling wordt genoemd - waarvan de golflengten veel korter zijn dan het licht dat mensen kunnen zien - wat een kenmerk is van extreem heet zonnemateriaal, ongeveer 18 miljoen graden Fahrenheit. Dit soort temperaturen worden over het algemeen geproduceerd in zonnevlammen, krachtige uitbarstingen van energie. Maar in dit geval, er was geen waarneembare zonnevlam, wat betekent dat het hete materiaal hoogstwaarschijnlijk werd geproduceerd door een reeks zonnevlammen die zo klein waren dat ze niet vanaf de aarde konden worden gedetecteerd:nanoflares. De resultaten werden op 9 oktober gepubliceerd. 2017, in Natuurastronomie .

"De sleutel tot dit resultaat is de gevoeligheid van harde röntgenmetingen, " zei Shin-nosuke Ishikawa, een zonnefysicus bij het Japan Aerospace Exploration Agency, of JAXA, en hoofdauteur van het onderzoek. "Vroegere harde röntgeninstrumenten konden geen stille actieve regio's detecteren, en de combinatie van nieuwe technologieën stelt ons in staat om voor het eerst stille actieve regio's te onderzoeken met harde röntgenstralen."

Deze waarnemingen zijn een stap in de richting van het begrijpen van het coronale verwarmingsprobleem, dat is hoe wetenschappers verwijzen naar de buitengewoon - en onverwacht - hoge temperaturen in de buitenste atmosfeer van de zon, de corona. De corona is honderden tot duizenden keren heter dan het zichtbare oppervlak van de zon, de fotosfeer. Omdat de zon in de kern warmte produceert, dit druist in tegen wat je in eerste instantie zou verwachten:normaal gesproken de laag die het dichtst bij een warmtebron ligt, het oppervlak van de zon, in dit geval, zou een hogere temperatuur hebben dan de verder weg gelegen atmosfeer.

"Als je een fornuis hebt en je neemt je hand verder weg, je verwacht niet dat je je heter voelt dan toen je dichtbij was, " zei Lindsay Glesener, projectmanager voor FOXSI-2 aan de Universiteit van Minnesota en een auteur van het onderzoek.

De oorzaak van deze contra-intuïtief hoge temperaturen is een openstaande vraag in de zonnefysica. Een mogelijke oplossing voor het coronale verwarmingsprobleem is de constante uitbarsting van kleine zonnevlammen in de zonneatmosfeer, zo klein dat ze niet direct kunnen worden gedetecteerd. in totaal, deze nanovlammen zouden genoeg warmte kunnen produceren om de temperatuur van de corona te verhogen tot de miljoenen graden die we waarnemen.

Een van de gevolgen van nanovlammen zijn holtes met oververhit plasma. Plasma zendt bij deze temperaturen licht uit in harde röntgenstralen, die notoir moeilijk te detecteren zijn. Bijvoorbeeld, NASA's RHESSI-satelliet - een afkorting voor Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager - gelanceerd in 2002, gebruikt een indirecte techniek om harde röntgenstralen te meten, beperken hoe nauwkeurig we de locatie van oververhit plasma kunnen lokaliseren. Maar met de geavanceerde optica die nu beschikbaar is, FOXSI was in staat om een ​​techniek te gebruiken die directe focus wordt genoemd en waarmee kan worden bijgehouden waar de harde röntgenstralen op de zon vandaan komen.

"Het is echt een volledig transformerende manier om dit soort metingen te doen, "zei Glesener. "Zelfs alleen bij een klinkend raketexperiment dat ongeveer zes minuten naar de zon kijkt, we hadden een veel betere gevoeligheid dan een ruimtevaartuig met indirecte beeldvorming."

FOXSI's metingen - samen met aanvullende röntgengegevens van het JAXA en NASA Hinode zonne-observatorium - stellen het team in staat om met zekerheid te zeggen dat de harde röntgenstralen uit een specifiek gebied op de zon kwamen dat geen detecteerbare grotere zonnevlammen had, het verlaten van nanoflares als de enige waarschijnlijke aanstichter.

"Dit is een bewijs van bestaan ​​voor dit soort evenementen, " zei Steve Christe, de projectwetenschapper voor FOXSI bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en een auteur over de studie. "Er is eigenlijk geen andere manier om deze röntgenstralen te produceren, behalve door plasma bij ongeveer 10 miljoen graden Celsius [18 miljoen graden Fahrenheit]. Dit wijst erop dat deze kleine energie-afgiften de hele tijd plaatsvinden, en als ze bestaan, ze zouden moeten bijdragen aan coronale verwarming."

Er zijn nog vragen te beantwoorden, zoals:Hoeveel warmte geven nanoflares eigenlijk af in de corona?

"Deze specifieke observatie vertelt ons niet precies hoeveel het bijdraagt ​​​​aan coronale verwarming, "zei Christe. "Om het coronale verwarmingsprobleem volledig op te lossen, ze zouden overal moeten gebeuren, zelfs buiten de hier waargenomen regio."

In de hoop een completer beeld te krijgen van nanoflares en hun bijdrage aan coronale verwarming, Glesener leidt een team om in de zomer van 2018 een derde iteratie van het FOXSI-instrument op een klinkende raket te lanceren. Deze versie van FOXSI zal nieuwe hardware gebruiken om veel van het achtergrondgeluid dat het instrument waarneemt, te elimineren. waardoor nog nauwkeurigere metingen mogelijk zijn.

Een team onder leiding van Christe werd ook geselecteerd om een ​​conceptstudie uit te voeren voor de ontwikkeling van het FOXSI-instrument voor een mogelijke ruimtevlucht als onderdeel van het NASA Small Explorers-programma.