Fast and periodic propagating disturbances along coronal loops detected with EUI on board Solar Orbiter
Unter Verwendung hochauflösender Beobachtungen des Solar Orbiter/EUI-Instruments identifiziert diese Studie zwei unterschiedliche Arten von sich ausbreitenden Störungen entlang von Koronalbögen: langsame, gedämpfte Störungen, die konsistent mit magnetoakustischen Moden oder Aufwärtsströmen sind, und neu entdeckte „schnelle“ Störungen mit hohen Geschwindigkeiten (500–2000 km/s) sowie minimaler Dämpfung, die wahrscheinlich von magnetischer Rekonnektion oder Alfvén-Wellen stammen.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Die verborgenen Autobahnen der Sonne
Stellen Sie sich die Sonne nicht als einen statischen, brennenden Gasball vor, sondern als eine geschäftige, chaotische Stadt, in der ständig Energie aufgebaut, transportiert und manchmal auch verloren geht. Ganz oben in dieser Stadt, in einer Schicht namens Korona, ist die Temperatur Millionen von Grad heißer als die darunter liegende Oberfläche – ein Rätsel, das Wissenschaftler seit Jahrzehnten vor Rätsel stellt. Wie wird diese obere Schicht so heiß? Eine führende Theorie besagt, dass die Hitze von winzigen, unsichtbaren Explosionen oder Wellen stammt, die von der Oberfläche nach oben wandern und wie eine Million winziger Heizungen wirken, die an- und ausgeschaltet werden. Um dieses Rätsel zu lösen, müssen Astronomen diese winzigen Energiepakete sehen können, während sie reisen. Lange Zeit waren unsere Teleskope wie alte Ferngläser; sie konnten die großen Gebäude (große solare Schleifen) sehen, aber die winzigen Details des Verkehrs zwischen ihnen verpassten.
Kürzlich erhielten wir jedoch eine neue, superstarke Brille: den Solar Orbiter, eine Raumsonde, die der Sonne näher kommt als jede zuvor. Diese Mission ermöglicht es uns, die „koronalen Schleifen“ – riesige Bögen aus magnetischem Gas, die verschiedene Teile der Sonnenoberfläche verbinden – heranzuzoomen. Durch das Beobachten dieser Schleifen mit extremer Klarheit hoffen Wissenschaftler, die „propagierenden Störungen“ (PDs) zu erfassen. Denken Sie bei diesen Störungen an Kräuselungen oder Impulse, die sich entlang der Schleifen bewegen. Einige dieser Wellen sind langsam und sanft, wie eine Welle, die an einen Strand rollt, und wir haben sie seit Jahren gesehen. Aber die große Frage ist: Gibt es andere, schnellere, energetischere Wellen, die wir übersehen haben, weil sie für unsere alten Werkzeuge zu klein oder zu schnell waren? Das Finden dieser Wellen könnte der Schlüssel zum Verständnis darüber sein, wie die obere Atmosphäre der Sonne so unglaublich heiß bleibt.
Die Entdeckung des Papers: Den Verkehr auf der „Schnellspur“ der Sonne einfangen
In dieser neuen Studie nutzte ein Team von Astronomen die hochauflösende Kamera des Solar Orbiter, die EUI, um einen sehr genauen Blick auf diese koronalen Schleifen zu werfen. Sie schauten nicht nur hin; sie legten unsichtbare „Schlitze“ (wie das Schneiden einer dünnen Scheibe aus einem Laib Brot) über 13 verschiedene Schleifen an, um zu beobachten, was über die Zeit geschah. Was sie fanden, war ein Verkehrsstau aus zwei sehr unterschiedlichen Arten von Störungen, die sich auf derslich derselben Straße bewegen.
Zuerst bestätigten sie den „langsamen“ Verkehr. Dies sind die Störungen, die wir bereits kannten. Sie bewegen sich mit etwa 80 bis 105 km/s (ungefähr der Schallgeschwindigkeit in der Sonnenatmosphäre) und werden meist in der Nähe des unteren Teils der Schleifen, nahe der Oberfläche, gesehen. Während sie nach oben wandern, werden sie schwächer und verblassen, ganz ähnlich wie ein Ruf, der leiser wird, wenn man sich entfernt. Das Paper bestätigt, dass sie sich wie langsame Schallwellen oder sanfte Aufwärtsströme verhalten.
Doch die wahre Aufregung kommt vom „schnellen“ Verkehr. Das Team entdeckte eine neue Art von Störung, die mit Geschwindigkeiten zwischen 500 und 2.200 km/s durch die oberen Teile dieser Schleifen rast. Um das einzuordnen: Diese schnellen Impulse bewegen sich so schnell, dass sie die Erde in weniger als einer Minute umrunden könnten! Diese „schnellen PDs“ sind im unteren Teil der Schleifen unsichtbar, wahrscheinlich weil das Hintergrundrauschen dort zu laut ist, aber sie leuchten in den oberen Bögen hell auf. Im Gegensatz zu den langsamen Impulsen verlieren diese schnellen Pulse nicht an Kraft, während sie reisen; sie behalten ihre Stärke über eine lange Distanz bei. Sie scheinen zudem rhythmisch zu sein und treten in einem Muster von etwa alle 2 Minuten auf.
Die Autoren sind vorsichtig genug zu sagen, dass sie das Rätsel, was genau diese schnellen Impulse sind, noch nicht gelöst haben, aber sie haben einige Möglichkeiten ausgeschlossen. Sie argumentieren, dass dies definitiv keine langsamen Schallwellen sind, die wir zuvor gesehen haben, da diese zu langsam sind und zu schnell verblassen. Sie deuten auch darauf hin, dass es sich nicht bloß um zufällige Kamerafehler oder einfache thermische Erwärmung handelt, da das Timing und die Geschwindigkeit zu spezifisch sind.
Stattdessen legt das Paper einige spannende Möglichkeiten nahe, was diese schnellen Impulse sein könnten. Es könnte sich handeln um:
- Magnetische Rekonnektions-Jets: Winzige, periodische Explosionen, bei denen magnetische Feldlinien aufbrechen und sich neu verbinden, wodurch schnelle Plasmaflüsse ausgestoßen werden.
- Schnelle magnetohydrodynamische (MHD) Wellen: Kraftvolle Wellen, die durch das Magnetfeld reisen, ähnlich wie eine Schallwelle durch die Luft, aber viel schneller.
- Alfvén-Wellen mit einem Twist: Eine Art von Welle, die normalerweise die Dichte des Gases nicht verändert, in diesem Fall aber eine „Dichtestruktur“ (einen Gasanhäufung) erzeugen könnte, die wie ein heller Impuls aussieht.
Das Team führte sogar Computersimulationen durch, um die Alfvén-Wellen-Idee zu testen. Ihre Ergebnisse zeigten, dass, wenn eine Welle eine spezifische Geschwindigkeit (zwischen 440 und 620 km/s) hat, sie genau die Art von hellem, schnell bewegtem Impuls erzeugen könnte, den sie beobachtet haben. Dies deutet darauf hin, dass diese schnellen Impulse der „rauchende Colt“ sein könnten, der zeigt, wie Energie von der Sonnenoberfläche in ihre heiße obere Atmosphäre transportiert wird.
Interessanterweise scheinen die schnellen Impulse nur von einer Seite der Schleife (einem Fußpunkt) zu kommen und nicht von beiden, was ein wenig so ist, als würde man Autos nur von einer ganz bestimmten Auffahrt auf eine Autobahn einfahren sieht. Dies deutet darauf hin, dass der „Motor“, der diese Impulse erzeugt, an einem sehr spezifischen Punkt auf der Sonnenoberfläche lokalisiert ist, möglicherweise angetrieben durch das rhythmische Brodeln der Sonnenoberfläche (Granulation) oder magnetische Schocks.
Obwohl das Paper nicht behauptet, die Ursache definitiv identifiziert zu haben, liefert es starke Beweise dafür, dass diese schnellen, hochenergetischen Ereignisse real, häufig und deutlich von den langsamen Wellen sind, die wir seit Jahrzehnten studieren. Durch das Erfassen dieser Störungen auf der „Schnellspur“ öffnet die Studie ein neues Fenster dazu, wie die Sonne ihre eigene Atmosphäre heizen könnte, und legt nahe, dass die Antwort in einer Mischung aus magnetischer Rekonnektion, schnellen Wellen und dem komplexen Tanz des Plasmas auf den kleinsten Skalen liegt, die wir nun sehen können.
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