,,Tábortüzek” fűthetik a Nap rejtélyesen forró légkörét

5667

Új űrmisszió dolgozik a Napunkat övező egyik legrégebbi rejtély megfejtésén: vajon mi okozza, hogy a légköre közel kétszázszor olyan forró, mint a felszíne? Az európai Solar Orbiter küldetés tavalyi tesztjének mérési adataiból készített tanulmány eredményeit április 27-én mutatták be a European Geosciences Union (EGU) gyűlésén. A kutatás szerint kicsivel a felszín feletti, aprócska flerek (angolul campfire, avagy ,,tábortűz” becenevet kaptak) magyarázhatják a légkör elképesztő forróságát. Az EGU találkozóján több olyan eredményt is bemutattak, amik alátámasztják, hogy nem a nagy, hanem a kicsi flerek állhatnak a fűtés mögött.

A Nap energiája a magjában zajló nukleáris fúzióból származik, a várakozások szerint pedig a hőmérsékletének belülről kifelé haladva folyamatosan csökkennie kellene. Az 1930-as években fedezték fel, hogy a Nap légköre, vagy más néven a korona körülbelül 1 millió °C-os, jóval forróbb, mint az 5 500 °C-os felszín. A különös forróság azóta is az egyik legnagyobb megoldatlan napfizikai rejtélynek számít.

A Nap ultraibolya hullámhosszon készített felvétele az európai Solar Orbiter keringőegység jóvoltából. Megfigyelhetjük rajta a Nap legforróbb területeit. (Forrás: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL; IAS; MPS; PMOD/WRC; ROB; UCL/MSSL)

Az egyik fő ,,gyanúsított” a Napunk turbulens mágneses tere. A Napunk anyaga ionizált gáz, azaz plazma; a korona magas hőmérséklete miatt pedig ebben a régióban erősen ionizáltak az atomok, sok a szabad elektron. A Napunkat megfigyelő távcsövekkel láthatóak aktív vidékek a koronában, ahol a mágneses erővonalak a felszínt átdöfve, hurokként forró plazmát juttatnak a légkörbe, majd vissza. Időnként flereket, napkitöréseket is megfigyelhetünk; keletkezésükre vonatkozó elméletek szerint az ellentétes mágneses terek találkozásánál kialakuló instabilitások következtében jöhetnek létre (mágneses átkötődés). A részecskék egy része részecskesugárzásként távozik (ez a Földet is elérheti), más részük a mágneses erővonalak mentén a kromoszférába áramolva felhevíti azt.

Az 1960-as évekre viszont megállapították, hogy a megfigyelt koronahurkokból és flerekből nem származik elég hő a millió fokos korona fűtéséhez. Felmerült az ötlet, hogy méretük széles skálán változhat, a legtöbb pedig túl apró ahhoz, hogy meg tudjuk figyelni – együttesen viszont kiadnák a hiányzó hőforrást. Az elmúlt évek során számos módszert dolgoztak ki a legapróbb flerek megfigyelésére; mostanáig viszont teleszkópokkal csak a nagyobb méretűeket lehetett megpillantani.

Itt jön be a képbe a Solar Orbiter, amely roppant érzékeny műszereivel a Nap mágneses terének megfigyelése mellett különböző hullámhosszakon tud minden eddiginél közelebbi, részletesebb felvételeket készíteni a csillagunkról. Tesztelési fázisa alatt, 2020 májusában 77 millió kilométer távolságról az Extreme Ultraviolet Imager (EUI) ultraibolya kamerájával készített fényképeket a Napról. Bíztak benne, hogy látni majd rajta néhány kisebb flert, de még az EUI vezető kutatóját, David Berhmans napfizikust is meglepte, hogy mennyire tisztán megfigyelhetőek voltak. A napfelszín csendesebb régióiban annyira feltűnőek voltak, mintha pálmafákra bukkantunk volna az Északi-sarkvidéken.

Tábortűznek becézett ,,apró” flerek az európai Solar Orbiter ultraibolya felvételén. A fehér nyíl mellett látható fler körülbelül 4 000 km hosszú lehet. A kép bal alsó sarkában látható összehasonlításképpen a Föld mérete. (Forrás:
Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL; IAS; MPS; PMOD/WRC; ROB; UCL/MSSL)

Idén februárban ismét megközelítették a Napot, a gyűjtött adatok részletes vizsgálata pedig még folyamatosan zajlik. A Solar Orbiter tesztelése várhatóan decemberig tart, ezután mutatkozik meg a keringőegység teljes ereje, mikor egyidőben fogja különböző hullámhosszakon figyelni a Napunkat. A nagy kérdés megválaszolása ezután a statisztikákból várható: vajon tényleg elegendőek-e az ,,apró tábortüzek” ahhoz, hogy a Napot átlagosan ilyen forrón tartsák?

Az erre utaló eredmények egy része elméleti számolásokból származik. A Yajie Chen (Pekingi Egyetem) és Hardi Peter (Max Planck Institute) vezette kutatócsoport a Nap turbulens felszínének modelljével számította ki, hogyan viselkedne a korona a Solar Orbiter 2020 májusában megfigyelt körülményei között. A modell a nagyobb ,,tábortüzekhez” rendkívül hasonló felfényesedéseket produkált, mind méret, mind időtartam tekintetében. A modell eredményei is arra utalnak, hogy mágneses átkötődés vezethet a fényesedésekhez, amik jelentősen hozzájárulhatnak a korona fűtéséhez.

A Solar Orbiter mellett más eszközökkel is dolgoznak a kérdés megfejtésén. A Murchison Widefield Array 3 kilométeres mezőn elterülő, több ezer antennából álló, különösen érzékeny rádióteleszkópjával apró flereket kerestek a Nap nyugodt vidékein. Egy 70 percig tartó megfigyelés alatt több fényes felvillanást is sikerült megfigyelni, melyek mindegyike alig egy másodpercig, vagy rövidebb ideig tartott. A mérés alatt körülbelül 20 000 ilyen felfényesedést rögzítettek. Csak rádiómérésekből nehéz megállapítani a flerek energiáját, de ha valóban ilyen számban fordulnak elő kisebb flerek a Napon, az már fenntarthatná a korona hőmérsékletét.

A korona fűtésének rejtélye egyelőre még nincs megoldva, más folyamatok is hozzájárulhatnak a forrósághoz. Az elkövetkező évekre viszont bizakodva tekinthetünk, a Solar Orbiter mellett a NASA Parker Solar Probe napszondája és a hawaii Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) hatalmas naptávcsöve is szorgosan gyűjti az adatokat. Az EGU gyűlésen bemutatott ,,apró” flerek kecsegtető magyarázatot nyújtanak a korona rejtélyének feloldására, de több mérési adatot kell gyűjteni, mielőtt biztosan kijelenthetnénk, hogy megoldottuk a kérdést. Annyi biztos, hogy a Solar Orbiter teljes indításával 2022 roppant izgalmas évnek ígérkezik.

Forrás: Science

Hozzászólás

hozzászólás