Új nyomon a Nap rejtélyének megoldása felé

Több mint fél évszázada keresik a választ, hogyan ugorhat néhány ezerről több millió Celsius fokra a hőmérséklet a Nap felszíne és koronája közötti viszonylag kis távolságon. Amerikai kutatók szerint a válasz, ha csak részben is, de a felszínről feltörő plazma sugarakban, az úgynevezett szpikulákban keresendő.

Rob Rutten a holland Utrecht Egyetem napfizikusa egyértelműen áttörésként értékeli amerikai kollégáinak eredményét. "A sugarak úgy viselkednek, mint a felfelé lőtt lövedékek, forró hőmérsékletet keltenek maguk előtt" – nyilatkozott a Nature hasábjain. Az elmúlt évtizedekben az elméleti tudósok számos különböző magyarázattal álltak elő a jelenséggel kapcsolatban. Az egyik szerint a Nap heves belső mozgása rezgést kelt csillagunk mágneses fluxuscsöveiben, melyek mentén hullámok futnak végig a légkörön egészen a koronába, ahol energiájuk hőként szabadul fel. Egy másik elmélet szerint a mágneses fluxuscsövek annyira megcsavarodnak, hogy az szakadáshoz vezet, felgyorsítva, ezáltal felhevítve a koronai gázokat. Az elméleteket azonban nagyon minimális megfigyelésekből eredő bizonyíték támasztja alá.

A Napról készült felvételeken a tüskékre vagy fűszálakra emlékeztető plazmaáramlások, a szpikulák is ott szerepelnek az elméleti tudósok listáján. Ismereteink szerint a megközelítőleg 1000 kilométer átmérőjű szpikulákban a plazma több ezer kilométert utazik a felszíni fotoszféra felett elhelyezkedő kromoszférából a koronába. Ennek ellenére az eddigi megfigyelések szerint ezek a plazma sugarak nem elég melegek a korona felhevítéséhez, hőmérsékletük csupán néhány ezer fok, ami alig magasabb a kromoszféra hőmérsékleténél.


A Science magazinban csütörtökön közzé tett tanulmányában Bart De Pontieu, a kaliforniai Lockheed Martin Nap- és Asztrofizikai Laboratórium tudósa munkatársaival bebizonyította, hogy a szpikulákat alkotó plazma nagy része több százezer fokra melegszik fel a koronához vezető út alatt, kisebb részük pedig akár a több millió fokot is elérheti. De Pontieu 2007-ben felfedezte a szpikulák egy újabb osztályát, a II-es típusú szpikulákat, melynek tagjai hagyományos társaik 20-30 km/s sebességével szemben túlléphetik a 100 km/s sebességet is, és rendkívül gyorsan eltűnnek, ami a korábban vizsgált szpikulák 5-10 perces élettartamával összevetve rendkívül forró plazma szállítását feltételezi.

Korábban ezeket a sugarakat nem sikerült megfigyelni, a japán Hinode űrexpedíció és az amerikai SDO (Nap-dinamikai Obszervatórium) azonban meghozta a várt áttörést. A plazmasugarakat a kromoszférában vizsgáló Hinode, illetve ugyanezen sugarak korona közeli vizsgálatait végző SDO adatai jól tükrözik a plazma hőmérsékletének emelkedését. Az SDO felvételein az is látható, ahogy az egyes sugarak becsapódásakor a korona érintett területei felragyognak. A sugarak frekvenciája és intenzitása alapján a kutatók szerint a II-es típusú szpikulák elég energiát juttatnak el a koronába az ott észlelhető magas hőmérséklet fenntartásához. "Nem állítjuk azt, hogy ez a korona egyetlen fűtési mechanizmusa" - hangsúlyozta De Pontieu. "Ezek az események azonban egyértelműen több figyelmet érdemelnek"

A napfizikusok elismerik De Pontieu munkájának jelentőségét, azonban ezzel még nem tekintik megoldottnak a korona rejtélyét. James Klimchuk, a NASA Goddard Űrrepülő Központjának munkatársa, aki elvégzett egy előzetes számítást, úgy véli, hogy a szpikulák közvetlenül csak kis mértékben járulnak hozzá a korona hőjéhez, azonban fontos szerepet tölthetnek be a hőképződés mechanizmusában. "Az új megfigyelések rendkívül izgalmasak, azonban az összképet tekintve további kutatásokra lesz szükség, hogy lássuk, mennyiben járulnak hozzá a sugarak a korona hőjéhez. Egy biztos, a szpikulák rendkívül fontos szerepet töltenek be a mágneses fluxuscsövekben, amikben létre jönnek" - mondta.


Mike Wheatland, az ausztrál Sidney-i Csillagászati Intézet kutatója szerint a mechanizmus nem egyértelmű. "Az észlelt eseményekkel keletkező becsült energia valóban elégséges, ahogy azt a szerzők is állítják, azonban az események lokalizáltak és a korona alsó részeiben mennek végbe, míg a korona hevítésére gyakorlatilag mindenhol szükség van" - taglalta. Jelenleg a sugarak kialakulására, illetve hőmérsékletük emelkedésére sincs elfogadott elmélet. De Pontieu úgy gondolja, hogy a mágneses mező zavarokból eredhetnek, valahogy úgy, ahogy a fentebb már említett elméletek leírják. "A továbblépéshez a mechanizmus tisztázására kell összpontosítanunk" - tette hozzá.

A jövő Nap-küldetései, mint a NASA IRIS szondája, ami jövőre hagyja el a Földet, nagyban hozzájárulhat a mechanizmus felderítéséhez. "Véleményem szerint a korona rejtélyére akkor tehetünk pontot, amikor a megfigyeléseket részletes fizikai modellekkel is ki tudjuk egészíteni" - mondta Harry Warren, az USA Haditengerészeti Kutató Laboratóriumának szakértője. "Szerintem korai lenne még lezártnak tekinteni az ügyet"