Μια κινεζογερμανική ομάδα επιστημόνων εντόπισε τις μαγνητικές δομές στο ηλιακό στέμμα από όπου προέρχεται ο γρήγορος ηλιακός άνεμος. Χρησιμοποιώντας εικόνες και χάρτες Doppler από το φασματόμετρο Solar Ultraviolet Measurements of Emitted Radiation (SUMER) και μαγνητογράμματα που παραδόθηκαν από το Michelson Doppler Imager (MDI) στο διαστημικό Παρατηρητήριο Ηλίου και Ηλιόσφαιρας (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 μια καλύτερη κατανόηση της μαγνητικής φύσης των πηγών του ηλιακού ανέμου, ενός ρεύματος ασθενούς 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 συμβαίνει όταν παρακολουθούν τον εκκολαπτόμενο ηλιακό άνεμο, τα μήκη κύματος της υπεριώδους εκπομπής γίνονται μικρότερα, ένα φαινόμενο που ονομάζεται φαινόμενο Doppler, το οποίο είναι πολύ γνωστό στην ακουστική του παραλλαγή, για παράδειγμα, από την αλλαγή του τόνου η κόρνα ενός περιπολικού ενώ πλησιάζει ή απομακρύνεται από τον ακροατή. Στην ηλιακή περίπτωση, η κίνηση του πλάσματος προς εμάς, που σημαίνει μακριά από την ηλιακή επιφάνεια, ανιχνεύεται ως μπλε μετατόπιση στο υπεριώδες φάσμα, και έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αναγνωρίσει την αρχή της εκροής του ηλιακού ανέμου.
Ένα υπεριώδες φάσμα SUMER είναι παρόμοιο με αυτό που φαίνεται 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 την υπεριώδη εκπομπή που ελήφθη 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 άπιαστη», είπε ο πρώτος συγγραφέας Καθηγητής Chuanyi Tu, από το Τμήμα Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου του Πεκίνου στο Πεκίνο, Κίνα. «Για πολλά χρόνια, οι ηλιακοί και διαστημικοί φυσικοί έχουν παρατηρήσει γρήγορα ηλιακά ρεύματα ανέμου που προέρχονται από στεφανιαίες περιοχές με ανοιχτές γραμμές μαγνητικού πεδίου και χαμηλή ένταση φωτός, τις λεγόμενες στεφανιαίες τρύπες. Ωστόσο, μόνο συνδυάζοντας σύνθετες παρατηρήσεις από το SOHO με έναν νέο τρόπο καταφέραμε να συμπεράνουμε τις ιδιότητες των πηγών μέσα στις 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 φωτόσφαιρα».
«Ο γρήγορος ηλιακός άνεμος αρχίζει να ρέει από την κορυφή των χωνιών σε στεφανιαίες οπές με ταχύτητα ροής περίπου 10 km/s», δηλώνει ο καθηγητής Tu. «Αυτή η εκροή θεωρείται ως μεγάλες κηλίδες στη μετατόπιση του μπλε Doppler (διαγραμμισμένες περιοχές στο παραπάνω σχήμα) μιας φασματικής γραμμής που εκπέμπεται από ιόντα Ne+7 σε θερμοκρασία 600.000 Kelvin, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καλός ανιχνευτής για τη ροή θερμού πλάσματος . Μέσω μιας σύγκρισης με το μαγνητικό πεδίο, όπως προκύπτει από τη φωτόσφαιρα μέσω των μαγνητικών δεδομένων MDI, βρήκαμε ότι το σχέδιο μετατόπισης μπλε αυτής της γραμμής συσχετίζεται καλύτερα με τις δομές ανοιχτού πεδίου στα 20.000 km.
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 αναγνώριση της λεπτομερούς μαγνητικής δομής της πηγής, που τώρα αποκαλύπτεται ως στεφανιαία χοάνη, και ο προσδιορισμός του ύψους απελευθέρωσης και της αρχικής ταχύτητας του ηλιακού ανέμου είναι σημαντικά βήματα για την επίλυση των προβλημάτων παροχής μάζας και βασικής επιτάχυνσης. Μπορούμε τώρα να εστιάσουμε την προσοχή μας στη μελέτη περαιτέρω συνθηκών πλάσματος και φυσικών διεργασιών που συμβαίνουν στις διαστελλόμενες στεφανιαίες χοάνες και στους στενούς λαιμούς τους που είναι αγκυρωμένοι στο μαγνητικό δίκτυο», λέει ο καθηγητής Eckart Marsch, συν-συγγραφέας της επιστημονικής εργασίας.
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 χοάνες, οι οποίες έχουν την πηγή τους στις άκρες του μαγνητικού δικτύου. Ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του Ήλιου υπάρχουν μεγάλες κυψέλες μεταφοράς. Κάθε κύτταρο έχει μαγνητικά πεδία που συνδέονται με αυτό, τα οποία συγκεντρώνονται στις λωρίδες δικτύου μέσω μαγνητο-συναγωγής, όπου είναι αγκυρωμένοι οι λαιμοί της χοάνης. Το πλάσμα, ενώ εξακολουθεί να είναι περιορισμένο σε μικρούς βρόχους, μεταφέρεται με μεταφορά στις χοάνες και στη συνέχεια απελευθερώνεται εκεί, όπως ένας κουβάς με νερό αδειάζεται σε ένα ανοιχτό κανάλι νερού.
«Παλαιότερα πιστευόταν ότι ο γρήγορος ηλιακός άνεμος προέρχεται από οποιαδήποτε δεδομένη γραμμή ανοιχτού πεδίου στο στρώμα ιονισμού του ατόμου του υδρογόνου λίγο πάνω από τη φωτόσφαιρα», λέει ο καθηγητής Marsch, «Ωστόσο, η μετατόπιση χαμηλού Doppler μιας γραμμής εκπομπής από ιόντα άνθρακα δείχνει ότι η εκροή χύδην δεν έχει ακόμη σημειωθεί σε ύψος 5.000 km. Το πλάσμα του ηλιακού ανέμου θεωρείται πλέον ότι παρέχεται από πλάσμα που προέρχεται από τους πολλούς μικρούς μαγνητικούς βρόχους, με μόνο μερικές χιλιάδες χιλιόμετρα ύψος, που συνωστίζονται στη χοάνη. Μέσω της 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 κατασκευάστηκε υπό την ηγεσία του Δρ. Klaus Wilhelm, ο οποίος είναι επίσης συν-συγγραφέας της εργασίας, στο Max Planck Institute for Solar System Research (πρώην Max Planck Institute for Aeronomy) στο Lindau της Γερμανίας, με σημαντικές συνεισφορές από το Institut d'Astrophysique Spatiale στο Orsay της Γαλλίας, το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt του Maryland, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ και με οικονομική υποστήριξη από γερμανικές, γαλλικές, ΗΠΑ και ελβετικές εθνικές υπηρεσίες. Το SOHO λειτουργεί εδώ και σχεδόν δέκα χρόνια σε ένα ειδικό πλεονέκτημα στο διάστημα 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα από τη Γη, στην πλευρά της Γης προς τον ήλιο. Το SOHO είναι ένα έργο διεθνούς συνεργασίας μεταξύ του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος και της NASA. Εκτοξεύτηκε με πύραυλο Atlas II-AS από το Διαστημικό Κέντρο Kennedy της NASA, στη Φλόριντα, τον Δεκέμβριο του 1995 και λειτουργεί από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard.
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της Εταιρείας Max Planck
