Μια κινεζική-γερμανική ομάδα επιστημόνων έχει εντοπίσει τις μαγνητικές δομές στην ηλιακή κορώνα από όπου προέρχεται ο γρήγορος ηλιακός άνεμος. Χρησιμοποιώντας εικόνες και χάρτες Doppler από το φασματόμετρο ηλιακών υπεριωδών μετρήσεων εκπεμπόμενης ακτινοβολίας (SUMER) και τα μαγνητογράμματα που παραδόθηκαν από το Michelson Doppler Imager (MDI) στο Διαστημικό Ηλιακό και Ηλιοσφαιρικό Παρατηρητήριο (SOHO) της ESA και της NASA, παρατήρησαν τη ροή του ηλιακού ανέμου από μαγνητικά πεδία σε σχήμα χοάνης που είναι αγκυρωμένα στις λωρίδες του μαγνητικού δικτύου κοντά στην επιφάνεια του Ήλιου. Αυτές οι παρατηρήσεις παρουσιάζονται στο τεύχος 22 Απριλίου του περιοδικού Science. Η έρευνα οδηγεί σε καλύτερη κατανόηση της μαγνητικής φύσης των πηγών του ηλιακού ανέμου, μιας ροής αδύναμου και θερμού πλάσματος (ηλεκτρικά αγώγιμο αέριο) που επηρεάζει το διαστημικό περιβάλλον της Γης.
Ο ηλιακός άνεμος αποτελείται από πρωτόνια, σωματίδια άλφα (διπλό ιονισμένο ήλιο), βαριά ιόντα και ηλεκτρόνια που ρέουν από την επιφάνεια του Ήλιου με ταχύτητες που κυμαίνονται από 300 έως 800 km / s. Τα βαριά ιόντα στις περιοχές της στεφανιαίας πηγής εκπέμπουν ακτινοβολία σε ορισμένα μήκη κύματος υπεριώδους. Όταν ρέουν προς τη Γη, όπως κάνουν κατά την ανίχνευση του αναδυόμενου ηλιακού ανέμου, τα μήκη κύματος της υπεριώδους εκπομπής γίνονται μικρότερα, ένα φαινόμενο που ονομάζεται φαινόμενο Doppler, το οποίο είναι πολύ γνωστό στην ακουστική παραλλαγή του, για παράδειγμα, από την αλλαγή του τόνου του το κέρατο ενός αστυνομικού αυτοκινήτου ενώ πλησιάζει ή υποχωρεί από τον ακροατή. Στην ηλιακή θήκη, η κίνηση πλάσματος προς εμάς, που σημαίνει μακριά από την ηλιακή επιφάνεια, ανιχνεύεται ως μπλε μετατόπιση στο υπεριώδες φάσμα και έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της έναρξης της ηλιακής ροής του ανέμου.
Ένα φάσμα υπεριώδους καλοκαιριού είναι παρόμοιο με αυτό που παρατηρείται όταν ένα πρίσμα διαχωρίζει το λευκό φως σε ένα ουράνιο τόξο διακριτών χρωμάτων. Ωστόσο, η υπεριώδης ακτινοβολία είναι αόρατη στο ανθρώπινο μάτι και δεν μπορεί να διεισδύσει στην ατμόσφαιρα της Γης. Αναλύοντας τις υπεριώδεις εκπομπές που λαμβάνονται από το SUMER στο διαστημικό παρατηρητήριο SOHO από το διάστημα, οι ηλιακοί φυσικοί μπορούν να μάθουν πολλά για τον Ήλιο και να συμπεράνουν τη θερμοκρασία του αερίου, τη χημική σύνθεση και την κίνηση στα διάφορα ατμοσφαιρικά στρώματα.
«Η λεπτή μαγνητική δομή της περιοχής πηγής του ηλιακού ανέμου έχει παραμείνει αόριστη», δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας καθηγητής Chuanyi Tu, από το Τμήμα Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου Πεκίνου στο Πεκίνο της Κίνας. «Για πολλά χρόνια, οι φυσικοί του ηλιακού και του διαστήματος έχουν παρατηρήσει γρήγορες ροές ηλιακού ανέμου που προέρχονται από στεφανιαίες περιοχές με ανοιχτές γραμμές μαγνητικού πεδίου και χαμηλή ένταση φωτός, τις λεγόμενες στεφανιαίες τρύπες. Ωστόσο, μόνο συνδυάζοντας πολύπλοκες παρατηρήσεις από το SOHO με νέο τρόπο καταφέραμε να συμπεράνουμε τις ιδιότητες των πηγών μέσα σε στεφανιαίες οπές. Ο γρήγορος ηλιακός άνεμος φαίνεται να προέρχεται από στεφανιαίες χοάνες με ταχύτητα περίπου 10 km / s σε ύψος 20.000 χιλιομέτρων πάνω από τη φωτοσφαίρα ».
«Ο γρήγορος ηλιακός άνεμος αρχίζει να ρέει από την κορυφή των χοάνων σε στεφανιαίες οπές με ταχύτητα ροής περίπου 10 km / s», δηλώνει ο καθηγητής Tu. «Αυτή η εκροή θεωρείται ως μεγάλα μπαλώματα σε μπλε μετατόπιση Doppler (εκκολαφθείσες περιοχές στην παραπάνω εικόνα) φασματικής γραμμής που εκπέμπεται από ιόντα Ne + 7 σε θερμοκρασία 600.000 Kelvin, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καλός ιχνηλάτης για τη ροή του ζεστού πλάσματος . Μέσω μιας σύγκρισης με το μαγνητικό πεδίο, όπως παρεκτάθηκε από τη φωτοσφαιρία μέσω των μαγνητικών δεδομένων MDI, βρήκαμε ότι το μοτίβο μπλε μετατόπισης αυτής της γραμμής συσχετίζεται καλύτερα με τις δομές ανοιχτού πεδίου στα 20.000 χλμ. "
Το φασματόμετρο SUMER εξέτασε τις πηγές του ηλιακού ανέμου παρατηρώντας την υπεριώδη ακτινοβολία που προέρχεται από μια μεγάλη περιοχή της βόρειας πολικής περιοχής του Ήλιου. «Η σαφής ταυτοποίηση της λεπτομερούς μαγνητικής δομής της πηγής, που τώρα αποκαλύπτεται ως στεφανιαίες χοάνες και ο προσδιορισμός του ύψους απελευθέρωσης και της αρχικής ταχύτητας του ηλιακού ανέμου είναι σημαντικά βήματα για την επίλυση των προβλημάτων μαζικής τροφοδοσίας και βασικής επιτάχυνσης. Τώρα μπορούμε να επικεντρώσουμε την προσοχή μας στη μελέτη περαιτέρω συνθηκών πλάσματος και φυσικών διεργασιών που συμβαίνουν στις επεκτεινόμενες στεφανιαίες χοάνες και στους στενούς λαιμούς τους που είναι αγκυροβολημένοι στο μαγνητικό δίκτυο », λέει ο καθηγητής Eckart Marsch, συν-συγγραφέας του Science Science.
Η επίλυση της φύσης και της προέλευσης του ηλιακού ανέμου είναι ένας από τους κύριους στόχους για τους οποίους σχεδιάστηκε το SOHO. Είναι από καιρό γνωστό στην αστρονομική κοινότητα ότι ο γρήγορος ηλιακός άνεμος προέρχεται από στεφανιαίες τρύπες. Αυτό που είναι νέο εδώ είναι η ανακάλυψη ότι αυτές οι ροές ξεκινούν από στεφανιαίες διοχετεύσεις, οι οποίες βρίσκονται στην άκρη του μαγνητικού δικτύου. Ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του Ήλιου υπάρχουν μεγάλα κύτταρα μεταφοράς. Κάθε κελί έχει μαγνητικά πεδία που σχετίζονται με αυτό, τα οποία συγκεντρώνονται στις λωρίδες δικτύου με μαγνητομεταφορά, όπου οι λαιμοί της χοάνης είναι αγκυροβολημένοι. Το πλάσμα, ενώ εξακολουθεί να είναι περιορισμένο σε μικρούς βρόχους, φέρεται μέσω μεταφοράς στη χοάνη και στη συνέχεια απελευθερώνεται εκεί, όπως ένας κάδος νερού αδειάζεται σε ένα κανάλι ανοιχτού νερού.
«Προηγουμένως πίστευε ότι ο γρήγορος ηλιακός άνεμος προέρχεται από οποιαδήποτε δεδομένη γραμμή ανοιχτού πεδίου στο στρώμα ιονισμού του ατόμου υδρογόνου λίγο πάνω από τη φωτοσφαίρα», λέει ο καθηγητής Marsch, «Ωστόσο, η χαμηλή μετατόπιση Doppler μιας γραμμής εκπομπών από ιόντα άνθρακα δείχνει ότι η μαζική εκροή δεν έχει ακόμη συμβεί σε ύψος 5.000 χλμ. Το ηλιακό πλάσμα του ανέμου θεωρείται πλέον ότι τροφοδοτείται από πλάσμα που προέρχεται από τους πολλούς μικρούς μαγνητικούς βρόχους, με ύψος μόλις μερικές χιλιάδες χιλιόμετρα, γεμάτο τη χοάνη. Μέσω μαγνητικής επανασύνδεσης, το πλάσμα τροφοδοτείται από όλες τις πλευρές στη χοάνη, όπου μπορεί να επιταχυνθεί και τελικά να σχηματίσει τον ηλιακό άνεμο. "
Το όργανο SUMER χτίστηκε υπό την ηγεσία του Δρ. Klaus Wilhelm, ο οποίος είναι επίσης συν-συγγραφέας της εφημερίδας, στο Max Planck Institute for Solar System Research (πρώην Ινστιτούτο Max Planck για την Aeronomy) στο Lindau της Γερμανίας, με βασικές συνεισφορές από το Institut d'Astrophysique Spatiale στο Orsay της Γαλλίας, το NASA Goddard Space Flight Center στο Greenbelt, Maryland, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ και με οικονομική υποστήριξη από γερμανικές, γαλλικές, ΗΠΑ και ελβετικές εθνικές υπηρεσίες. Το SOHO λειτουργεί για σχεδόν δέκα χρόνια σε ένα ειδικό πλεονέκτημα στο διάστημα 1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη, στην ηλιόλουστη πλευρά της Γης. Το SOHO είναι ένα έργο διεθνούς συνεργασίας μεταξύ της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος και της NASA. Εκτοξεύτηκε σε πύραυλο Atlas II-AS από το Διαστημικό Κέντρο Kennedy της Φλώριδας της NASA, το Δεκέμβριο του 1995 και λειτουργεί από το Διαστημικό Κέντρο Πτήσης Goddard.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Max Planck Society
