De extreem hete buitenlaag van de zon, de corona, heeft een heel andere chemische samenstelling dan de koelere binnenlagen, maar de reden hiervoor houdt wetenschappers al decennia voor een raadsel.

Een verklaring is dat, in de middelste laag (de chromosfeer), magnetische golven oefenen een kracht uit die het plasma van de zon scheidt in verschillende componenten, zodat alleen de ionendeeltjes de corona in worden getransporteerd, terwijl neutrale deeltjes achterblijven (wat leidt tot een opeenhoping van elementen zoals ijzer, silicium en magnesium in de buitenatmosfeer).

Nutsvoorzieningen, in een nieuwe studie gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift , onderzoekers combineerden waarnemingen van een telescoop in New Mexico, de Verenigde Staten, met satellieten in de buurt van de aarde om een ​​verband te identificeren tussen magnetische golven in de chromosfeer en gebieden met overvloedige geïoniseerde deeltjes in de hete buitenatmosfeer.

Hoofdauteur Dr. Deborah Baker (UCL Space &Climate Physics) zei:"De verschillende chemische samenstellingen van de binnenste en buitenste lagen van de zon werden meer dan 50 jaar geleden voor het eerst opgemerkt. Deze ontdekking leidde tot wat een van de al lang bestaande open vragen is in astrofysica.

"Het verschil in samenstelling is verrassend, aangezien de lagen fysiek met elkaar verbonden zijn, en die materie in de corona ontstaat in de binnenste laag, de fotosfeer.

"Nutsvoorzieningen, dankzij een unieke combinatie van grond- en ruimteobservaties van de zonneatmosfeer, vrijwel gelijktijdig uitgevoerd, het is mogelijk geweest om magnetische golven in de chromosfeer definitief te detecteren en deze te koppelen aan een overvloed aan elementen in de corona die niet in de binnenste regionen van de zon voorkomen.

"Het identificeren van de processen die de corona vormen, is cruciaal als we proberen de zonnewind beter te begrijpen, een stroom geladen deeltjes die van de zon naar buiten stroomt, die satellieten en infrastructuur op aarde kunnen verstoren en beschadigen.

"Onze nieuwe bevindingen zullen ons helpen om de zonnewind te analyseren en deze terug te traceren naar waar hij vandaan komt in de atmosfeer van de zon."

De bevindingen bouwen voort op die van een gerelateerd artikel van veel van dezelfde auteurs, vorige maand gepubliceerd in de Filosofische transacties van de Royal Society , die ondubbelzinnig magnetische golven in de chromosfeer detecteerde, andere factoren uitsluiten die soortgelijke magnetische oscillaties zouden kunnen hebben gegenereerd.

Het bestaan ​​van magnetische golven - trillingen van ionen die in een bepaalde richting reizen - werd voor het eerst getheoretiseerd in 1942 en wordt verondersteld te worden gegenereerd door de miljoenen nanoflares, of mini-explosies, die elke seconde in de corona plaatsvinden.

Het onderzoeksteam achter het nieuwe artikel volgde de richting van de golven door een reeks magnetische velden te modelleren en ontdekte dat golven die in de chromosfeer reflecteren, magnetisch verbonden leken te zijn met gebieden met overvloedige geïoniseerde deeltjes in de corona.

Dr. Marco Stangalini (Italiaanse Ruimtevaartorganisatie en het Nationaal Instituut voor Astrofysica, Rome), een co-auteur van beide artikelen, zei:"Het verschil in chemische samenstelling tussen de binnenste laag, de fotosfeer, en de corona is niet alleen een kenmerk van onze eigen zon, maar van sterren in het hele heelal. Dus, door ons lokale laboratorium te observeren, de zon, we kunnen het begrip van het heelal tot ver daarbuiten verbeteren."

De twee papers gebruikten observaties verkregen door IBIS, de spectropolarimetrische beeldsensor met hoge resolutie van de Dunn Solar Telescope in New Mexico, samen met beeldvorming van de EUV-beeldvormingsspectrometer (EIS) op het Hinode-zonneobservatorium in Japan/VK/VS (een instrument ontworpen en gebouwd door een team onder leiding van de UCL) en gegevens van het NASA Solar Dynamics Observatory (SDO).

De onderzoekers zeggen dat hun bevindingen een basis vormen voor toekomstig onderzoek met behulp van gegevens van de Solar Orbiter, een missie van de European Space Agency om close-upbeelden van de zon te maken. De missie, die afgelopen februari werd gelanceerd, omvat voorgestelde instrumenten, ontworpen en gebouwd aan de UCL.