Szpikulák – Még közelebb a Nap koronájához


Olvasási idő: 3 perc

Még közelebb jutott Erdélyi Róbert, az ELTE és a Sheffieldi Egyetem professzora az asztrofizikusokat és az alkalmazott matematikusokat már másfél évszázada zavarba ejtő csillagászati rejtély megoldásához. 

Egy nemzetközi kutatócsoport tagjaként nagy felbontású és érzékenységű távcsővel végzett megfigyelései során bebizonyosodott, hogy a korábban már megfigyelt plazmapulzusokat mágneses átkötődés generálja a napfelszínen, majd ezek a szpikulák az energiát át is adják a napkoronának.

A Nap légkörének külső részét, amely több millió kilométeres távolságra terjed ki csillagunk látható felszínétől, koronának nevezzük. Bár a hőmérséklet a Nap magjában akár 15 millió fok is lehet, a felszínt elérve ez az érték körülbelül 5700 fokra csökken. Ezután azonban a magasság további növekedésével a hőmérséklet ismét emelkedni kezd, és rejtélyes módon a koronában már több millió fokot is elérhet!

"A

Mi okozza a Nap koronájához köthető hőmérséklet emelkedését?

Ez a modern asztrofizika egyik óriási, még mindig megoldásra váró kihívása. A szpikulákat a jezsuita Secchi atya fedezte fel 1877-ben. Ezek kis méretskálájú, mágneses, gejzírszerű anyagkilövellések a Nap kromoszférájában, a naplégkör fotoszféra és korona között elhelyezkedő egyik rétegében. Az asztrofizikai léptékkel mérve keskeny, pár száz kilométer átmérőjű plazmaoszlopok a napfelszín feletti mintegy 5-8000 km magasságba képesek emelkedni. Becslések szerint minden pillanatban több millió lehet belőlük a Nap légkörében.

Sok csillagász azt gyanítja, hogy a szpikulák a naplégkör alsóbb rétegei és a korona közti anyag- és energiaáramlás csatornáiként szolgálhatnak. 

Keletkezésük folyamatát és működésük mechanizmusát azonban még nem sikerült véglegesen tisztázni. Nem voltak olyan felbontású és érzékenységű távcsövek, amelyekkel ilyen „apró” méretű jelenségeket megfigyelhettek volna.

Most azonban olyan nagy tér- és időbeli felbontású eszközök jelentek meg, amelyek már bepillantást engednek a szpikulák keletkezésének mechanizmusába, sőt abba is, hogyan járulnak hozzá a szpikulák a napkorona fűtéséhez.

Erdélyi Róbert, az ELTE kutatóprofesszora, a Sheffieldi Egyetem Napfizika és Űrplazma Kutatóközpont (Solar Physics and Space Plasma Research Centre) vezetője 2019 nyarán az általa vezetett kutatócsoporttal elsőként figyelte meg a nagyenergiájú, több magyarországnyi méretű örvények által gerjesztett, a Nap felszínétől annak felsőbb légkörébe energiát szállító plazmapulzusokat.

Részvételével a közelmúltban egy nemzetközi kutatócsoport a Big Bear Observatory (BBSO) 1,6 méteres Goode Solar Telescope (GST) távcsövével végzett megfigyeléseket. Ez az eszköz a világ jelenleg működő legnagyobb apertúrájú és egyben legnagyobb felbontású naptávcsöve. Segítségével a kutatók temérdek szpikulát figyeltek meg rendkívül nagy térbeli felbontással, miközben szintén nagy térbeli felbontással mérni tudták a Nap fotoszférájának dinamikusan változó mágneses tereit is.

A kutatócsoport a távcsővel végre megfigyelhette, ahogy a szpikulák azonnal kilövellnek, amikor a domináns polaritású mágneses mező körül ellentétes polaritású mágneses fluxus jelenik meg. A tudósok eddig még soha nem látták (csupán csak feltételezték) a szpikulát megelőző mágneses rekonnekciót (átkötést), ami magát a szpikulát okozza.

Balra: A sötét, hosszúkás alakzatok a Nap szpikulái, a hidrogen alfa vonalának kék tartományában. Jobbra: A szpikulák mágneses eredetének vizualizálása. A kék és vörös kontúrok ellentétes polaritású mágneses tereket körvonalaznak (Samanta és tsi., Science 2019). Adatforrás: BBSO-GST
Balra: A sötét, hosszúkás alakzatok a Nap szpikulái, a hidrogén alfa vonalának kék tartományában. Jobbra: A szpikulák mágneses eredetének vizualizálása. A kék és vörös kontúrok ellentétes polaritású mágneses tereket körvonalaznak (Samanta és tsi., Science 2019). Adatforrás: BBSO-GST

Bár korábban már látták, hogy a plazmanyalábokban sok az energia, azt is most sikerült először megfigyelni, hogy az energiát a plazmanyalábok át is adják a környezetüknek. 

Az úttörőnek számító távcsöves megfigyelés most minden eddiginél erősebben bizonyítja, hogy a naplégkör alsó régióiban végbemenő mágneses átkötés, vagyis a mágnes mezők dinamikus interakciója szolgál a szpikulák hajtóerejéül. Továbbá, hogy az így keletkezett szpikulák juttatnak el óriási mennyiségben nem-termális energiát a napkoronába, közvetlen kapcsolatot teremtve így a légkör alsó rétegeiben zajló mágneses aktivitás és a koronafűtés között.

A koronafűtés megfigyelése a szpikulák csúcsánál lévő emissziós kifényesedés formájában.  A hidrogéen alfa vonalának kék tartományában megfigyelt szpikulák (szürke) montázsa a hozzájuk tartozó AIA 171 Angstrom hullámhosszú tartományban készült (sárga) műhold felvételen (Samanta és tsi., Science 2019). Adatforrás: BBSO-GST
A koronafűtés megfigyelése a szpikulák csúcsánál lévő emissziós kifényesedés formájában.  A hidrogén alfa vonalának kék tartományában megfigyelt szpikulák (szürke) montázsa a hozzájuk tartozó AIA 171 Angstrom hullámhosszú tartományban készült (sárga) műhold felvételen (Samanta és tsi., Science 2019). Adatforrás: BBSO-GST

A kutatók most a megfigyelési eredményekre építő, fejlett számítógépes szimulációk futtatását szorgalmazzák. De további elméleti kutatásokat is javasolnak a koronafűtés kérdésének megoldására.

A jelenlegi csúcstechnológia eddig teljességgel ismeretlen és elképzelhetetlen megfigyelésekre adott lehetőséget. Alapvetően új, eddig soha nem látott szögből vizsgálhattuk a plazmakilövelléseket. Ezek millió-számra bekövetkeznek a Nap felszínén, és az asztrofizikusokat már jó másfél évszázada foglalkoztatják. Elmondhatjuk, hogy a megfigyelőket, modellezőket és elméleti szakértőket összefogó kutatás eredményeképpen jelentős előrelépést tettünk a régi rejtély megoldásában.

Alig várjuk, hogy még tovább mehessünk! Hamarosan az eddigieknél is nagyobb felbontásra képes óriástávcsövekkel dolgozhatunk: jövőre már elérhető lesz a Daniel K. Inouye Naptávcső (DKIST), és remélhetőleg a közeljövőben használatba vehetjük az Európai Naptávcsövet is. Nagyon várjuk a Magyar Napfizikai Alapítvány kezelésében álló Gyulai Bay Zoltán Napfizikai Obszervatórium kutatási célra készülő, egészen kiváló távcsövét is. Rengeteg új megfigyeléshez segít majd hozzá minket! – mondta Erdélyi Róbert.

A  legfejlettebb technológiára épülő műszerek segíthetnek jobban megérteni azt is, milyen kapcsolat van a szpikulák és az űridőjárás  között. Az utóbbi kutatási terület az EU H2020 stratégiailag kiemelt kutatási területe. Ennek erős hazai vonzata is van, amennyiben Magyarország újra embert küld a világűrbe. A biztonságos űrutazás egyik alapfeltétele az űridőjárás folyamatainak precíz ismerete.



Previous A dinoszauroszok evolúciókutatása
Next Eötvös Loránd élete és munkássága

No Comment

Leave a reply

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük