De eerste directe metingen van het magnetische veld in de chromosfeer van de zon door een team, waaronder natuurkundigen van de University of Warwick, hebben het eerste waarnemingsbewijs opgeleverd dat enorme tornado's in de atmosfeer van onze zon worden geproduceerd door wervelende magnetische velden.

Rotatiebewegingen komen veel voor in de natuur, van maalstromen in rivieren, vliegtuig turbulentie, tornado's en cyclonen te weerstaan. In het universum, we vinden rotatie in de wervels in de atmosfeer van Jupiter, in accretieschijven van sterren en in spiraalstelsels.

De constante bewegingen van het oppervlak van de zon creëren gigantische tornado's in de chromosfeer, een atmosferische laag die is vernoemd naar zijn rode kleur die werd waargenomen tijdens totale zonsverduisteringen. De tornado's hebben een diameter van een paar duizend kilometer, en net als hun naamgenoten op aarde dragen ze massa en energie hoog de atmosfeer in. Ze worden daarom scherp bestudeerd als energiekanalen om de buitengewone verwarming van de zonnecorona te verklaren.

De belangrijkste bouwsteen van zonnetornado's zijn verwarde magnetische velden. Echter, het is notoir moeilijk om het magnetische veld in de chromosfeer van de zon te meten. Dit werk presenteert de eerste directe waarneming van het magnetische veld van de chromosfeer om de magnetische aard van zonnetornado's te onthullen.

In een studie die zal worden gepubliceerd in de Astronomie en astrofysica logboek, een team van medewerkers van het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica (INAF), de Universiteit van Warwick en de Italiaanse ruimtevaartorganisatie (ASI) hebben de eerste driedimensionale tomografie van de magnetische velden die in een zonnetornado spiraalsgewijs bewegen tot stand gebracht en hun zwakke polarimetrische signalen gemeten. Deze doorbraak werd mogelijk gemaakt dankzij uitstekende metingen die zijn uitgevoerd met het INAF IBIS-instrument (Interferometrische Bidimensionale Spectrometer) bij de DST-zonnetelescoop in New Mexico (VS).

Dr. Juie Shetye van het Center for Fusion, Space and Astrophysics aan de Universiteit van Warwick beschouwt de identificatie van verwrongen magnetische velden in dergelijke tornado's als een doorbraak. Dr. Shetye zegt, "Directe metingen van het magnetische veld in de chromosfeer van de zon zijn tot nu toe ongrijpbaar geweest en deze studie opent de deur naar een nieuw tijdperk van zonneonderzoek. Bovendien, zonne-onderzoek gaat een nieuw tijdperk van zonnewaarnemingen in met de opening van telescopen van de volgende generatie, zoals de Daniel K. Inouye-zonnetelescoop van 4 meter op Hawaï, waaraan het VK en de University of Warwick deelnemen. Met deze telescoop kunnen zonnefysici, om magnetische velden op lokaal provinciaal niveau op te lossen. We staan ​​aan het begin van een spannende reis die de nieuwe magnetische verwikkelingen van de zon zal ontrafelen."

De geavanceerde analytische methoden van Dr. Erwin Verwichte van de Universiteit van Warwick werden gebruikt om de fundamentele aard van deze golven te onderzoeken. Dr. Verwichte legt uit:"Deze chromosferische tornado's zijn natuurlijke laboratoria voor het bestuderen van de voortplanting van golven en de energie die ze in de corona dragen. Ons onderzoek onthult dat fasepatronen van geluidsgolven in de tornado rotatie kunnen nabootsen en dat er rekening mee moet worden gehouden bij het meten de kracht van zonnetornado's."

"Sinds hun ontdekking in 2011 de numerieke simulaties hebben gesuggereerd dat de roterende structuren die in de zonnechromosfeer worden waargenomen, sporen zijn van magnetische structuren die door hun rotatie het zonneplasma dwingen om omhoog te bewegen langs de magnetische veldlijnen door centrifugale krachten, " zegt Mariarita Murabito, onderzoeker bij Rome-INAF.

"Deze plasmastroom kan worden versneld naar de bovenliggende lagen van de atmosfeer van de zon. Er waren echter geen waarnemingen van deze processen. Het bevestigen van de magnetische aard van zonnetornado's is een belangrijke kennisstap."

"De studie van het transport en de dissipatie van energie in de atmosfeer van de zon is van fundamenteel belang voor het begrijpen van de verwarmingsmechanismen van de buitenste regionen van de zon en de versnelling van de zonnewind." Zei Marco Stangalini (ASI) van het onderzoeksteam. "De magnetische velden die in deze wervelingen wervelen, vertegenwoordigen de ideale fysieke omstandigheden voor de excitatie van magnetische golven, die worden beschouwd als een van de belangrijkste spelers bij het opwarmen van de zonnecorona en bij het versnellen van de zonnewind. Het is de eerste keer dat, dankzij spectropolarimetrische IBIS-gegevens met hoge resolutie, het werd bereikt de driedimensionale tomografie van de magnetische velden in deze structuren, ' zegt Stangalini.

De waarnemingen die de afgelopen jaren met IBIS zijn uitgevoerd, hebben onze kennis van de zonneatmosfeer vergroot, in het bijzonder van de structuur en dynamiek van de chromosfeer, van de evolutie van magnetische elementen op kleine en grote schaal, and of the excitation and propagation of waves in magnetic regions." Comments Ilaria Ermolli (INAF). "A team of researchers and technologists of various INAF institutes and Universities is working to update the instrument, in order to operate it soon to get new observations of the sun's atmosphere with the resolution required to advance our understanding of physical processes underlying the solar activity and space weather."