Het mysterie van de corona van de zon kan eindelijk worden opgelost. Maar nu, gebruikmakend van de gecombineerde visuele krachten van NASA's Solar Dynamics Observatory en de Japanse Hinode-satelliet, hebben wetenschappers directe waarnemingen gedaan van plasma-stralen die van het oppervlak van de zon schieten en de corona tot miljoenen graden verwarmden. Het bestaan van deze kleine, smalle plasmastralen, spicules genaamd, is al lang bekend, maar ze waren nooit eerder rechtstreeks bestudeerd en men dacht dat ze te koel waren om een merkbaar verwarmingseffect te hebben. Maar een goede look met nieuwe 'ogen' onthult een nieuw soort spicule die energie uit het binnenste van de zon haalt om de hete buitenatmosfeer te creëren.
"Verwarming van spicules tot miljoenen graden is nooit direct waargenomen, dus hun rol in coronale verwarming was als onwaarschijnlijk afgedaan", zegt Bart De Pontieu, de hoofdauteur en een zonnefysicus bij LMSAL.
Zonnefysica en voormalig Space Magazine-schrijver Ian O'Neill (en de huidige producent van Discovery Space, en bekend van Astroengine) vergeleek de anomalie dat de atmosfeer van de zon heter is dan het oppervlak, als de lucht rond een gloeilamp een paar magnitudes heter was dan het oppervlak van de lamp. En, zei hij, je zou willen weten waarom de zonne-atmosfeer allerlei thermodynamische wetten overtreedt.
Door de jaren heen hebben experts verschillende theorieën voorgesteld, en zoals De Pontieu zei, was de spicule-theorie verworpen toen werd vastgesteld dat spicule-plasma de coronale temperaturen niet bereikte.
Maar in 2007 ontdekten De Pontieu en een groep onderzoekers een nieuwe klasse spicules die veel sneller bewogen en een kortere levensduur hadden dan de traditionele spicules. Deze "Type II" -krullen schieten met hoge snelheden omhoog, vaak meer dan 60 mijl per seconde (100 kilometer per seconde), voordat ze verdwijnen. De snelle verdwijning van deze stralen suggereerde dat het plasma dat ze droegen erg heet zou kunnen worden, maar direct waarnemingsbewijs van dit proces ontbrak.
Betreed SDO en zijn Atmospheric Imaging Assembly-instrument dat in februari 2010 werd gelanceerd, samen met NASA's Focal Plane Package for the Solar Optical Telescope (SOT) op de Japanse Hinode-satelliet.
"De hoge ruimtelijke en temporele resolutie van de nieuwere instrumenten was cruciaal bij het onthullen van deze voorheen verborgen coronale massavoorziening", zegt Scott McIntosh, een zonnefysicus bij NCAR's High Altitude Observatory. "Onze waarnemingen laten voor het eerst de één-op-één verbinding zien tussen plasma dat wordt verwarmd tot miljoenen graden Kelvin en de spicules die dit plasma in de corona inbrengen."
De spicules worden versneld omhoog in de zonnecorona in fonteinachtige stralen met snelheden van ongeveer 31 tot 62 mijl per seconde (50 tot 100 kilometer per seconde). Het onderzoeksteam zegt dat het grootste deel van het plasma wordt verwarmd tot temperaturen tussen 0,02 en 0,1 miljoen Kelvin, terwijl een klein deel wordt verhit tot temperaturen boven een miljoen Kelvin.
Een belangrijke stap om meer over de zon te leren, zal volgens De Pontieu zijn om het interfacegebied tussen het zichtbare oppervlak van de zon of de fotosfeer en de corona beter te begrijpen. Een andere NASA-missie, de Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS), is gepland voor lancering in 2012. IRIS zal high-fidelity-gegevens leveren over de complexe processen en enorme contrasten van dichtheid, temperatuur en magnetisch veld tussen de fotosfeer en de corona. Onderzoekers hopen dat dit meer zal onthullen over de spicule-verwarming en lanceringsmechanismen.
Dit onderzoek verschijnt in het Science-nummer van 7 januari.
Bronnen: Science, Astroengine
