Zijn magnetische bogen van de zon een optische illusie?

Van veraf lijkt de zon leeg en onopvallend in zichtbaar licht. Maar door een zonnetelescoop van verschillende golflengten werd dat veel meer onthuld.

In intens ultraviolet licht lijkt de zon op een bal van gerimpelde draad. Ze wemelen van gigantische, stralende bogen die bekend staan ​​als coronale ringen die oprijzen over de corona van de zon, of de buitenste atmosfeer. De coronale ringen zijn fundamenteel voor het werk van de zon. Begrijpen hoe het wordt gevormd, veranderd en overgedragen, is een van de belangrijkste doelen om onze dichtstbijzijnde ster te begrijpen.

Tenminste, dat is wat onderzoekers lang hebben aangenomen. In een recent artikel beweren heliofysicus Anna Malanoshenko en haar co-auteurs dat sommige coronale ringen misschien niet zijn wat ze lijken. Als alternatief kunnen ze soms zijn Optische illusie Ze worden veroorzaakt door vouwen of vouwen in veel grotere “platen” van zonnemateriaal die de auteurs de coronale sluier noemen.

zei Malanoshenko, een wetenschapper bij het National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, en hoofdauteur van het artikel gepubliceerd in The Astrophysical Journal.

Sinds de eerste beelden van coronale ringen eind jaren zestig werden genomen, hebben wetenschappers een hypothese opgesteld over wat hun driedimensionale structuur zou kunnen zijn. Het traditionele model zag ze als magnetische “buizen” gevormd door de zon magnetische veldlijnen. De buizen zelf zijn niet zichtbaar; Wat we zien is de heldere zonnematerie die er doorheen stroomt als water door een tuinslang. Dit “tuinslang”-model van coronale ringen past goed bij de bekende natuurkunde en er was geen reden om eraan te twijfelen, althans in het begin. Maar uiteindelijk begonnen de ongepaste aantekeningen zich op te stapelen.

Net zoals de lucht op aarde op grotere hoogte dunner wordt, wordt het heldere plasma van de zon, of elektrisch geladen gas, dunner met de hoogte. Dit is de reden waarom ze met de hoogte zwakker worden, en als coronale ringen echt plasmabuizen zijn, zouden ze dat ook moeten zijn. Maar veel ringen behouden een constante helderheid, zonder een duidelijke verklaring.

Als coronale ringen de magnetische veldlijnen van de zon volgen, zouden ze uitpuilen als ze zich van de zon af bewegen terwijl dit magnetische veld zich uitbreidt om de leegte te vullen. “Maar ze worden niet zo wijdverbreid als we denken dat ze zouden moeten”, zei Malanoshenko. “De meesten van hen blijven zo mager dat we niet begrijpen waarom.”

Niets voegde iets toe en Malanoshenko begon dezelfde opmerkingen in twijfel te trekken. De corona van de zon is immers “visueel dun” of transparant, zoals mist of rook. Ze wilde de visuele trucs begrijpen die in dit soort omgevingen kunnen gebeuren.

Malanushenko besloot het proces van het observeren van coronale ringen te simuleren met behulp van een computer. Ze hergebruikte een 3D-simulatie van de zon die oorspronkelijk werd gebruikt om fakkels te bestuderen, en schreef vervolgens software om ze te ‘observeren’. Ze startte de simulatie en haar software nam 2D-‘foto’s’ van haar, net zoals telescopen ons 2D-kiekjes van de echte zon geven. En ja hoor, de beelden onthulden glanzende bogen – kunstmatige coronale ringen bij het simuleren van de zon.

Maar in tegenstelling tot de echte zon, kan Malanoshenko de simulatie van de zon stoppen en naar de 3D-structuren erachter kijken. En ik vond iets opmerkelijks anders dan buizen die eruitzagen als een tuinslang.

“Ik heb geen woorden om het te beschrijven,” zei Malanoshenko, “omdat het niet is zoals alles wat we op aarde zien, wil ik zeggen dat deze formatie eruitziet als rookwolken, of misschien sluiers of gevouwen gordijnen.”

Malanushenko creëerde een eenvoudig model om te laten zien hoe een sluier de illusie van coronale ringen kan wekken. De schaduw die tegen de muur wordt gecreëerd, vertegenwoordigt het tweedimensionale beeld dat we in zonnetelescopen zien. De vouwen en plooien van de sluier creëren een patroon van donkerdere en helderdere draden, enigszins lijkend op een beeld dat wordt gegooid door draden die op een echte buis lijken.

“Maar veel van de draden die je hier ziet, het is gewoon een projectie-effect. Het is niet echt,” zei Malanoshenko.

Malanoshenko en haar co-auteurs wijzen er snel op dat ze niet allemaal coronale ringen Het zijn optische illusies. Er zijn veel gevallen geweest waarin zich daadwerkelijk tuinslangachtige structuren vormen, zelfs in de simulaties die door Malanoshenko zijn bestudeerd.

“Het zou opwindend zijn om te zeggen dat we verkeerd dachten, we hebben een compleet nieuw model”, zegt Jim Klimchuk, een heliofysicus bij NASA’s Goddard Space Flight Center en co-auteur van het onderzoekspaper. “Het is helemaal niet zo – maar deze sluiers, ik weet zeker dat ze dat zijn, en nu is de vraag van de verhoudingen: komen sluiers vaker voor of komen ringen vaker voor?”

Over één ding zijn de co-auteurs het eens: er is nu veel werk aan de winkel.

“Hebben we enig idee waarom deze sluierstructuren zijn gemaakt?” vroeg Malanosjenko. “Nee! We hebben het letterlijk net ontdekt. ​​Nu moeten we het uitleggen, en we hebben nog geen goede verklaring.”