Ett kinesiskt-tyskt forskargrupp har identifierat de magnetiska strukturerna i solkorona där den snabba solvinden härstammar. Med hjälp av bilder och Doppler-kartor från Solar Ultraviolet Measurements of Emitted Radiation (SUMER) -spektrometer och magnetogram levererade av Michelson Doppler Imager (MDI) på det rymdbaserade Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) från ESA och NASA observerade de solvinden strömmande från trattformade magnetfält som är förankrade i spåren i magnetnätverket nära solens yta. Dessa observationer presenteras i 22 april-utgåvan av tidningen Science. Forskningen leder till en bättre förståelse av den magnetiska naturen hos källorna till solvinden, en ström av svag och varm plasma (elektriskt ledande gas) som påverkar jordens rymdmiljö.
Solvinden består av protoner, alfapartiklar (tvåfaldigt joniserat helium), tunga joner och elektroner som strömmar från solens yta med hastigheter från 300 till 800 km / s. De tunga jonerna i de koronala källregionerna avger strålning vid vissa ultravioletta våglängder. När de flyter mot jorden, som de gör när de spårar den framväxande solvinden, blir våglängderna för den ultravioletta emissionen kortare, ett fenomen som kallas Doppler-effekten, vilket är välkänt i sin akustiska variant, till exempel från förändringen i ton en polisbils horn när han närmar sig eller avtar från lyssnaren. I solfallet upptäcks plaströrelse mot oss, vilket betyder bort från solytan, som blå förskjutning i det ultravioletta spektrumet, och kan därför användas för att identifiera början på solvindens utflöde.
Ett SUMER-ultraviolett spektrum liknar det som ses när ett prisma separerar vitt ljus i en regnbåge med distinkta färger. Den ultravioletta strålningen är dock osynlig för det mänskliga ögat och kan inte tränga in i jordens atmosfär. Genom att analysera ultraviolett emission som erhållits av SUMER på rymdobservatoriet SOHO från rymden, kan solfysiker lära sig mycket om solen och dra slutsatsen på gastemperaturen, kemisk sammansättning och rörelse i de olika atmosfäriska skikten.
"Den fina magnetiska strukturen i källregionen för solvind har förblivit svårfångad", säger den första författaren prof. Chuanyi Tu, från institutionen för geofysik vid Pekinguniversitetet i Peking, Kina. ”Under många år har sol- och rymdfysiker observerat snabba solvindströmmar från koronregioner med öppna magnetfältlinjer och låg ljusintensitet, de så kallade koronala hålen. Men bara genom att kombinera komplexa observationer från SOHO på ett nytt sätt har vi kunnat dra slutsatsen om källans egenskaper i koronala hål. Den snabba solvinden verkar ha sitt ursprung i koronala tratt med en hastighet av cirka 10 km / s vid en höjd av 20 000 kilometer över fotosfären.
"Den snabba solvinden börjar strömma ut från toppen av tratten i koronala hål med en flödeshastighet på cirka 10 km / s", säger professor Tu. ”Detta utflöde ses som stora lappar i Dopplerblå skift (kläckta områden i figuren ovan) av en spektrallinje som släpps ut av Ne + 7-joner vid en temperatur på 600 000 Kelvin, som kan användas som en bra spårare för det heta plasmaflödet . Genom en jämförelse med magnetfältet, som extrapolerats från fotosfären med hjälp av MDI-magnetiska data, fann vi att det blåskiftmönstret för denna linje korrelerar bäst med det öppna fältets strukturer på 20 000 km. ”
SUMER-spektrometern granskade källorna till solvinden genom att observera ultraviolett strålning från ett stort område i den norra polära regionen av solen. ”Den tydliga identifieringen av den detaljerade magnetiska strukturen för källan, som nu avslöjas som koronala trattar, och bestämningen av frigöringshöjden och den ursprungliga hastigheten för solvinden är viktiga steg för att lösa problemen med masstillförsel och grundacceleration. Vi kan nu fokusera vår uppmärksamhet på att studera ytterligare plasmatillstånd och fysiska processer som inträffar i de expanderande koronala trattarna och i deras smala halsar förankrade i magnetnätverket, säger prof. Eckart Marsch, medförfattare till Science-dokumentet.
Att lösa solvindens natur och ursprung är ett av huvudmålen för vilka SOHO utformades. Det har länge varit känt för det astronomiska samhället att den snabba solvinden kommer från koronala hål. Det som är nytt här är upptäckten av att dessa flöden börjar i koronala tratt, som har sin källa belägen vid magnetnätets kanter. Strax under solens yta finns stora konvektionsceller. Varje cell har magnetfält associerade med sig, vilka är koncentrerade i nätverksbanorna genom magnetokonvektion, där tratthalsarna är förankrade. Plasma, medan den fortfarande är innesluten i små öglor, föras genom konvektion till tratterna och släpps där, som en hink med vatten töms i en öppen vattenkanal.
"Tidigare trodde man att den snabba solvinden härstammar från en given öppen fältlinje i joniseringsskiktet av väteatomen något ovanför fotosfären", säger professor Marsch, "Men den låga Doppler-förskjutningen av en emissionslinje från koljoner visar att bulkutflödet ännu inte har inträffat på en höjd av 5000 km. Solvindsplasmen anses nu levereras av plasma som härstammar från de många små magnetiska slingorna, med bara några tusen kilometer i höjd, som tränger tratten. Genom magnetisk återanslutning matas plasma från alla sidor till tratten, där den kan accelereras och slutligen bilda solvinden. ”
SUMER-instrumentet byggdes under ledning av Dr. Klaus Wilhelm, som också är medförfattare till tidningen, vid Max Planck Institute for Solar System Research (tidigare Max Planck Institute for Aeronomy) i Lindau, Tyskland, med viktiga bidrag från Institut d'Astrophysique Spatiale i Orsay, Frankrike, NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, University of California i Berkeley och med ekonomiskt stöd från tyska, franska, USA och schweiziska nationella byråer. SOHO har verkat i nästan tio år på en speciell utsiktspunkt i rymden 1,5 miljoner kilometer från jorden, på jordens soliga sida. SOHO är ett projekt för internationellt samarbete mellan Europeiska rymdorganisationen och NASA. Den sjösattes på en Atlas II-AS-raket från NASA: s Kennedy Space Center, Florida, i december 1995 och drivs från Goddard Space Flight Center.
Originalkälla: Max Planck Society nyhetsmeddelande
