Een team van wetenschappers onder leiding van het Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) en de Universiteit van Göttingen heeft nieuwe golven van vorticiteit op de zon ontdekt. Zoals beschreven in het nummer van vandaag van Natuurastronomie , deze Rossby-golven planten zich voort in de richting tegengesteld aan de rotatie, hebben een levensduur van enkele maanden, en maximale amplitudes op de evenaar van de zon. Veertig jaar lang speculeerden wetenschappers over het bestaan ​​van zulke golven op de zon, die in elk roterend vloeistofsysteem aanwezig zou moeten zijn. Nutsvoorzieningen, ze zijn voor het eerst ondubbelzinnig gedetecteerd en gekarakteriseerd. De zonne-Rossby-golven zijn nauwe verwanten van de Rossby-golven waarvan bekend is dat ze voorkomen in de atmosfeer en de oceanen van de aarde.

In bijna elke weerkaart van het noordelijk halfrond van de aarde zijn atmosferische Rossby-golven een opvallend kenmerk. Ze verschijnen als meanders in de straalstroom die koude polaire lucht in het noorden scheiden van warmere subtropische lucht verder naar het zuiden. Soms bereiken deze golven de evenaar en kunnen ze zelfs het weer in Australië beïnvloeden. In principe, golven van dit type (vaak planetaire golven genoemd) ontstaan ​​op elke roterende bol vanwege de Coriolis-kracht. De zeshoek van Saturnus, een stabiel wolkenpatroon op de noordpool van de planeet, kan ook een uitdrukking zijn van deze golven.

Het bestaan ​​van Rossby-golven in sterren werd ongeveer veertig jaar geleden voorspeld. "Solar Rossby-golven hebben zeer kleine amplitudes en perioden van enkele maanden, dus zijn ze uiterst moeilijk te detecteren", zegt prof. dr. Laurent Gizon, coördinator van het team dat de ontdekking deed en directeur bij de MPS. De studie vereiste zeer nauwkeurige observaties van de zon gedurende vele jaren. De wetenschappers van MPS analyseerden een zesjarige dataset van de Heliospheric and Magnetic Imager (HMI) aan boord van NASA's Solar Dynamics Observatory (SDO), actief sinds 2010.

"De HMI-beelden hebben een voldoende hoge ruimtelijke resolutie om ons in staat te stellen de beweging van fotosferische korrels op het zichtbare oppervlak van de zon te volgen", zegt dr. Björn Löptien, wetenschapper bij de MPS en eerste auteur van het artikel. Deze korrels zijn kleine convectieve cellen die ongeveer 1500 kilometer groot zijn op het zonneoppervlak. In hun nieuwe studie de onderzoekers gebruikten de korrels als passieve tracers om de onderliggende, veel grotere vortexstromen in verband met de Rossby-golven. In aanvulling, methoden van helioseismologie werden gebruikt om de ontdekking te bevestigen en om de Rossby-golven in het binnenste van de zon op diepten tot 20000 kilometer te bestuderen.

"Globaal genomen, we vinden grootschalige vorticiteitsgolven op de zon die in de richting tegengesteld aan rotatie bewegen. Dat deze golven alleen in de equatoriale regio's worden gezien, is volkomen onverwacht", legt Gizon uit. De vorticiteitspatronen zijn enkele maanden stabiel. De onderzoekers konden voor het eerst de relatie tussen de frequentie en de golflengte van de golven bepalen, waardoor ze duidelijk werden geïdentificeerd als Rossby-golven.

"Solar Rossby-golven zijn gigantisch groot, met golflengten vergelijkbaar met de zonnestraal", legt Gizon uit. Ze zijn een essentieel onderdeel van de interne dynamiek van de zon, omdat ze de helft van de grootschalige kinetische energie van de zon bijdragen.