Revolucionarno otkriće moglo bi riješiti višedesetljetnu zagonetku: zašto je vanjska atmosfera Sunca milijunima stupnjeva toplija od njegove površine.
Znanstvenici su po prvi put izravno potvrdili postojanje sitnih torzijskih, takozvanih Alfvénovih valova u Sunčevoj koroni, magnetskih valova o kojima se teoretiziralo još od četrdesetih godina prošlog stoljeća. Otkriće ostvareno je zahvaljujući dosad najpreciznijim opažanjima pomoću Daniel K. Inouye teleskopa na Havajima, najvećeg i tehnološki najnaprednijeg solarnog teleskopa na svijetu.
Ovi rezultati mogli bi napokon objasniti jedan od najvećih paradoksa solarne fizike: kako to da korona, vanjski sloj Sunčeve atmosfere, doseže temperature od nekoliko milijuna stupnjeva, dok je površina “tek” oko 5.500 °C.
Energija koja pokreće Sunce
Alfvénove valove, nazvane prema nobelovcu Hannesu Alfvénu koji ih je teoretski predvidio 1942., čine magnetske perturbacije koje prenose energiju kroz plazmu. Do sada su znanstvenici bilježili samo veće i rjeđe oblike tih valova, najčešće povezane sa Sunčevim izbačajima i erupcijama. No ovo je prvi put da je izravno opažen mali, trajno prisutan torzijski oblik koji bi mogao imati ključnu ulogu u zagrijavanju korone.
“Time je okončana potraga duga gotovo 80 godina”, rekao je profesor Richard Morton sa Sveučilišta Northumbria, glavni autor istraživanja i stipendist britanskog programa UKRI Future Leader Fellowship. “Napokon smo uspjeli vidjeti kako se linije magnetskog polja u koroni uvijaju i okreću naprijed-natrag, upravo onako kako su to teoretičari predviđali.”
Otkriće je omogućio instrument Cryogenic Near Infrared Spectropolarimeter (Cryo-NIRSP), najsofisticiraniji spektropolarimetar ikad postavljen na solarni teleskop. On može snimiti nevjerojatno sitne strukture u koroni i precizno mjeriti kretanje plazme, što je ključno za otkrivanje suptilnih promjena koje ukazuju na torzijske valove.
Daniel K. Inouye teleskop, čije je ogledalo promjera četiri metra, četiri puta veće od prethodnih solarnih teleskopa, rezultat je dvadeset godina međunarodne suradnje i planiranja, pod vodstvom Nacionalnog solarnog opservatorija (NSO) američke Nacionalne zaklade za znanost (NSF).
Novi pogled u dinamiku Sunčeve korone
Sveučilište Northumbria imalo je važnu ulogu u razvoju teleskopa, kao dio britanskog konzorcija koji je dizajnirao kamere za njegov Visible Broadband Imager, koristeći iskustvo stečeno dugogodišnjim proučavanjem Sunčeve atmosfere. Morton je dobio priliku koristiti teleskop još tijekom testne faze te je pomoću njega pratio kretanje ioniziranog željeza u koroni zagrijanog na 1,6 milijuna °C.
Ključni proboj postignut je kada je Morton razvio novu analitičku metodu koja razdvaja različite vrste valnih kretanja u podacima. “Kretanje plazme u koroni uglavnom je određeno bočnim oscilacijama koje potpuno prikrivaju torzijske pokrete. Morao sam razviti matematički postupak koji odvaja te oscilacije kako bi se otkrilo uvijanje”, objašnjava Morton
Za razliku od poznatijih bočnih valova koji uzrokuju da se cijele magnetske strukture njišu lijevo-desno, torzijski Alfvénovi valovi izazivaju spiralno uvijanje, gibanje koje se ne može snimiti kamerom, nego samo detektirati spektroskopski, promatrajući crveni i plavi pomak u spektru plazme na suprotnim stranama magnetskih niti.
Ovo otkriće ima dalekosežne posljedice za razumijevanje Sunčeva energetskog sustava. Korona, koja se vidi golim okom tijekom pomrčina Sunca, zagrijava se na više od milijun °C, dovoljno da plazma pobjegne Sunčevoj gravitaciji i stvori sunčev vjetar, struju čestica koja ispunjava cijeli Sunčev sustav.
Od modela do stvarnosti
Razumijevanje takvih osnovnih procesa nije samo akademsko pitanje: magnetske perturbacije koje prenosi Sunčev vjetar mogu poremetiti satelitske komunikacije, GPS sustave i električne mreže na Zemlji. Alfvénovi valovi mogli bi također objasniti tzv. nagla preokretanja magnetskog polja (magnetic switchbacks), iznenadne promjene smjera magnetskih linija koje je otkrila NASA-ina letjelica Parker Solar Probe, a koje prenose goleme količine energije kroz Sunčev sustav.
“Ovi rezultati pružaju čvrstu eksperimentalnu potvrdu teorijskih modela prema kojima turbulencija Alfvénovih valova zagrijava Sunčevu atmosferu”, dodaje Morton. “Izravna opažanja napokon nam omogućuju da te modele testiramo u stvarnosti.”
Znanstvenici očekuju da će ovo otkriće otvoriti novo poglavlje u istraživanju dinamike valova u koroni. Izvanredna osjetljivost instrumenta Cryo-NIRSP na teleskopu Daniel K. Inouye omogućuje prikupljanje podataka bez presedana i pruža uvid u fiziku valova koji napajaju energiju zvijezda, uključujući i naše Sunce.
Tako da ovo otkriće ne samo da potvrđuje stare teorije, već je i dokaz koliko nam sofisticirana tehnologija danas omogućuje da doslovno gledamo u živu dinamiku zvijezda.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
