Nytt syn på solen

Forskerne jubler over Hinode. Den lille satellitten gir svaret på noen av solens største gåter.

Publisert

Hinode (japansk for “soloppgang”) ble skutt opp i september 2006. Også Norge deltar i det store samarbeidsprosjektet, som ledes fra Japan.

"Dette er en kunstnerisk illustrasjon som viser romsonden Hinode (Solar-B). Sola i bakgrunnen er kraftig forstørret."
"Dette er en kunstnerisk illustrasjon som viser romsonden Hinode (Solar-B). Sola i bakgrunnen er kraftig forstørret."


Nå svever satellitten i bane rundt jorden, og holder hele tiden sine skarpe optiske øyne stivt rettet mot den middels store stjernen vi kaller solen.

Norge henter dataene

Norge spiller en viktig rolle i prosjektet, siden satellittstasjonen på Svalbard (SvalSat) er den eneste i verden som kan lese data fra samtlige av Hinodes 15 passeringer per døgn.

Du kan lese mer om SvalSat i denne artikkelen.

Det europeiske datasenteret tilknyttet Hinode-prosjektet er plassert ved Universitetet i Oslo.

I en spesialutgave av tidsskriftet Science presenteres nå de første vitenskaplige rapportene basert på Hinode-observasjoner. Resultatene vekker oppsikt.

- Kanskje har vi funnet forklaringer på spørsmål som er blitt stilt helt siden 1950-tallet. Funnene er svært viktige, sier Viggo Hansteen.

Han er professor ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo, og hovedansvarlig for det norske bidraget til Hinode-prosjektet.

“Kald” overflate

Noe av det solforskerne har grublet over i årevis, er hvorfor solens overflate er så mye mindre varm enn koronaen (solens atmosfære).

"Denne illustrasjonen viser hvordan Hinode går i bane rundt jorden mens den sikter på solen."
"Denne illustrasjonen viser hvordan Hinode går i bane rundt jorden mens den sikter på solen."


Mens soloverflaten “bare” er rundt 6000 grader varm, kan temperaturen i koronaen telles i millioner av grader celsius.

VIDEOKLIPP

Det kan lønne seg å laste ned videoene lokalt før du kjører dem, da de er ganske store. (Høyreklikk på lenkene og velg «lagre mål som …»)

Video tatt med solteleskopet (mpg, 6 Mb)
Denne videoen er tatt opp med Hinode Solar Optical Telescope, og viser en solflekk. Solflekken er glødende gasser som er kaldere enn omgivelsene, og derfor virker mørke.

Den kjøligere gassen er 10 000 til 20 000 kilometer over den synlige overflaten til sola og har et komplisert mønster med fine trådlignende strukturer.

Video tatt med røntgenteleskopet (Quicktime mov, 70 Mb)
Denne videoen fra Hinode røntgen-teleskopet viser glødende gasser som strømmer ut fra solas nordpol. Gassene er mye varmere enn solas overflate, om lag 2 millioner grader Kelvin.

Rettigheter: Science

Dette virker ikke logisk, fordi energien solen utstråler stammer fra kjernefysiske eksplosjoner, under solens overflate. Hvorfor er koronaen, mange tusen kilometer over overflaten, så mye varmere?

Alfvéns bølger

På 1960-tallet lanserte den svenske fysikeren Hannes Alfvén (1908-1995) en ny teori om overføring av energi. Teorien var såpass banebrytende at den ga ham Nobelprisen i fysikk.

Mange mente at teorien også kunne brukes til å forklare overføringen av energi fra solens indre til koronaen.

Veldig enkelt forklart mente Alfvén at energi kan bevege seg som en slags bølge langs magnetfelt. Disse bølgene fikk naturligvis navnet “Alfvéns bølger”.

Hinode-satellitten har nå sendt bilder tilbake til jorden av det som trolig er slike alfvénbølger på solen. Dermed kan den gamle teorien omsider være dokumentert gjennom faktisk observasjon.

Som en lydbølge

For å forstå litt mer av alfvénbølger, kan vi sammenligne dem med lydbølgene som går gjennom luften. Disse oppstår når vi “forstyrrer” luften, for eksempel ved å bruke stemmen eller slå på en tromme.

- Alfvén mente at dersom man forstyrrer magnetfeltet i solatmosfæren, vil forstyrrelsen bre seg langs magnetfeltet som en alfvénbølge. Altså akkurat som en forstyrrelse i luft vil bre seg som en lydbølge, sier Hansteen til forskning.no.

Og akkurat som en lydbølge har en viss hastighet gjennom luften, har alfvénbølgene en alfvénhasighet gjennom plasmaen på solen. Denne hastigheten er beregnet til å være rundt 20 til 30 kilometer per sekund.

"Bildet viser solens overflate, og er tatt med det optiske solteleskopet ombord i Hinode. De lyseste punktene viser fotosfæren, mens de mørkere områdene er koronaen."
"Bildet viser solens overflate, og er tatt med det optiske solteleskopet ombord i Hinode. De lyseste punktene viser fotosfæren, mens de mørkere områdene er koronaen."


- Det spesielle med alfvenbølger er blant annet at de ikke bidrar til å klemme den omkringliggende gassen sammen slik lydbølger gjør. Dette gjør dem vanskelig å observere, men også veldig godt egnet til å flytte energi fra et sted til et annet i solatmosfæren, sier Hansteen.

Solvind

Hinodes trolige observasjoner av alfvénbølger kan også gi forskerne svar på hvor solvinden henter sin energi.

Solvind er den enorme strømmen av partikler (hovedsaklig elektroner og protoner) som solen hele tiden slynger ut i verdensrommet, og som vi kan observere som nordlys.

Akkurat som vinden på jorden, veksler det hvor mye solvinden blåser. Sterkest er den når det opptrer mange og store solflekker. Da kan partikkelstrømmen slå ut viktige satellitter og kommunikasjonssutstyr, som går i bane rundt jorden.

"Bildet viser planeten Merkur i bane rundt solen, og er tatt 8. november 2006."
"Bildet viser planeten Merkur i bane rundt solen, og er tatt 8. november 2006."


- Dersom alfvénbølger virkelig fyller en betydelig del av den øvre solatmosfæren, så finnes det nok energi i bølgene til å drive solvinden.

- Energikilden til solvinden har vært ukjent siden den ble forutsett sent på 1950-tallet, og første gang observert tidlig på 1960-tallet, forklarer Hansteen.

Rariteter

Den norske forskeren befinner seg for tiden i Japan, som “chief observer” for EIS. Dette er et av de viktigste instrumentene som Hinode bruker for å registrere det som skjer på solen.

Fordi de optiske øynene i satellitten ikke forstyrres av jordens atmosfære, er observasjonene av det som trolig er alfvénbølger langt sikrere enn de ville vært fra jorden.

- Før disse nye observasjonene hadde vi allerede sett vi sett noen “rariteter” i data fra det svenske solobservatoriet på Kanariøyene.

- Med de mer stabile forholdene på Hinode, kunne disse granskes i forvissing om at det ikke var jordas atmosfære som spilte oss et puss, sier Hansteen.

Vellykket prosjekt

Likevel kommer de nye dataene uventet på forskerne.

- Det slo kanskje ikke ned som en bombe. Men det var heller ikke det vi trodde vi skulle finne når vi begynte å analysere observasjonene, sier professoren.

"Bildet viser solflekker."
"Bildet viser solflekker."


Allerede nå kan samarbeidsprosjektet mellom Japan, EU og USA karakteriseres som en suksess.

Hovedidéen med Hionde var å forske på det som skjer langt nede i solens atmosfære, og koble dette opp mot hva som skjer lenger oppe. Med resultatene som nå presenteres er det klart at forventningene har slått til.

- Men det har tatt en god stund å lære å bruke en såpass komplisert satellitt på den mest effektive måten, sier Hansteen.

Referanse:

R. Erdélyi, V. Fedun m.fl.; Are There Alfvén Waves in the Solar Atmosphere; Science magazine, 7. desember 2007.