Post-impulsive millimeter emission of the 2022-05-04 solar flare

Stellen Sie sich die Sonne als eine riesige, chaotische Wetterstation vor. Manchmal wirft sie einen gewaltigen Wutanfall namens Solar Flare (Sonnenfleck/Solarer Flare) aus, was wie eine plötzliche, heftige Explosion von Energie ist. Wissenschaftler beobachten diese Explosionen normalerweise in Röntgenstrahlen und ultraviolettem Licht, aber diese Arbeit konzentriert sich auf eine spezifische Art von „Nachbeben“-Signal: Millimeterwellen. Denken Sie an Millimeterwellen als eine andere Art von Radiosignal, wie das Einstellen auf einen ganz bestimmten, hochfrequenten Radiosender, den wir mit unseren Ohren nicht hören können, den wir aber mit speziellen Teleskopen detektieren können.

Hier ist die Geschichte dessen, was die Forscher herausgefunden haben, einfach erklärt:

Das Rätsel der „After-Party“

Am 4. Mai 2022 ereignete sich ein mittelgroßer Solar Flare (klassifiziert als M5.7). Die Hauptexplosion, oder die „impulsive Phase“, geschah schnell. Aber die Wissenschaftler waren an dem interessiert, was nach der Hauptexplosion geschah, während der „post-impulsiven Phase“.

Normalerweise erwartet man, dass die Radiosignale beimeute, wenn die Energie abklingt. Doch dieses Team bemerkte etwas Seltsames: Zu einem bestimmten Zeitpunkt (gegen 9:15 Uhr UTC) stieg das Millimeter-Radiosignal tatsächlich wieder sprunghaft an. Es war, als ob die Party gerade zu Ende ging, aber plötzlich die Musik für einen Moment wieder lauter wurde.

Die Detektivarbeit: Das Abgleichen der Hinweise

Um herauszufinden, was diesen zweiten Anstieg verursachte, agierten die Forscher wie Detektive, die Fingerabdrücke abgleichen. Sie untersuchten zwei verschiedene Arten von „Beweisen“ von der Sonne:

1. Das Radiosignal: Der Anstieg der Millimeterwellen.
2. Die Wärmekarte: Sie betrachteten extrem ultraviolettes Licht (EUV), das wie eine Wärmebildkamera wirkt und ihnen zeigt, wie heiß verschiedene Teile der Sonnenatmosphäre waren.

Sie fanden eine perfekte Übereinstimmung. In dem Moment, als das Millimeter-Radiosignal anstieg, zeigte die „Wärmebildkamera“ einen Anstieg der Hitze in spezifischen Kanälen. Entscheidend war, dass diese Hitze nicht von dem superheißen, gefährlichen Plasma stammte (was wie der Kern eines Kernreaktors wäre), sondern von mäßig warmem Plasma (etwa 1 Million Grad Kelvin).

Die Analogie: Stellen Sie sich ein Lagerfeuer vor. Die Hauptexplosion ist wie das Entflammen der Holzscheite (sehr heiß). Der „After-Party“-Anstieg, den sie fanden, war wie die glühenden Kohlen und der aufsteigende warme Rauch. Es ist heiß, aber nicht so heiß wie die ursprüngliche Flamme.

Die große Frage: Wer macht den Lärm?

Lange Zeit debattierten Wissenschaftler darüber, woher diese Millimeter-Radiowellen kommen.

• Theorie A: Sie kommen aus den „kalten“, unteren Schichten der Sonnenatmosphäre (der Chromosphäre), wie Dampf, der aus einem Topf aufsteigt.
• Theorie B: Sie kommen aus den „heißen“, oberen Schichten (der Korona), wie die Hitze, die von einem Ofen abstrahlt.

Die Forscher nutzten ein mathematisches Rezept, um zu berechnen, welcher Anteil des Radiosignals durch das heiße Plasma erklärt werden konnte, das sie in der „Wärmebildkamera“ sahen.

Das Ergebnis:
Sie entdeckten, dass das heiße Plasma aus der oberen Atmosphäre (der Korona) tatsächlich zum Signal beitrug, aber es war nicht die ganze Geschichte.

• Das heiße Plasma machte etwa 20 % des Radiosignals aus.
• Das bedeutet, dass die anderen 80 % wahrscheinlich von irgendwo anders kamen (wahrscheinlich aus den kühleren, tieferen Schichten).

Stellen Sie sich das wie einen Chor vor, der ein Lied singt. Das heiße Plasma war eine kleine Gruppe von Sängern (20 %), die einen schönen Harmoniegesang hinzufügten, aber die Hauptmelodie (80 %) wurde vom Rest des Chores in den unteren Schichten gesungen.

Die „Regen“-Verbindung

Das Paper legt auch eine faszinierende visuelle Vorstellung nahe. Das Timing des Radio-Spikes und des Hitzeanstiegs passt zu dem, was passiert, wenn „koronaler Regen“ fällt. Stellen Sie sich Regentropfen vor, die aus einer Wolke fallen; auf der Sonne ist dies heißes Plasma, das abkühlt und zurück zur Oberfläche fällt. Die Forscher vermuten, dass dieser fallende „Regen“ das sein könnte, was diesen zusätzlichen 20 % des Radio-Lärms erzeugt.

Das Fazament

Das Paper kommt zu dem Schluss, dass während der „Abkühlphase“ eines Solar Flares die heiße obere Atmosphäre der Sonne zwar eine Rolle bei der Erzeugung von Radiowellen spielt, sie aber eher ein Nebendarsteller als der Star ist. Sie trägt etwa ein Fünftel des Signals bei. Dies hilft Wissenschaftlern zu verstehen, dass wir, um Sonnenflares vollständig zu begreifen, sowohl auf die „heißen“ als auch auf die „kühlen“ Teile der Sonnenatmosphäre hören müssen, die zusammenarbeiten.

Kurz gesagt: Die Sonne hatte einen Flare. Nach dem Hauptknall gab es einen zweiten, kleineren Radio-Spike. Dieser Spike wurde teilweise durch warmen, fallenden „Regen“ aus Plasma aus der oberen Atmosphäre der Sonne verursacht, was beweist, dass selbst das „Nachspiel“ einer Sonnenexplosion eine komplexe Mischung aus heißen und kühlen Zutaten besitzt.