NRK Meny
Normal

Norske astrofysikere på forsida av Science

Norske astrofysikere lanserer nye teorier på langvarig sol-mysterium sammen med internasjonale forskere.

UiO-Professorene Viggo Hansteen og Luc Rouppe van der Voort med forside i Science.

UiO-professorene Viggo Hansteen og Luc Rouppe van der Voort med forside i Science.

Foto: Anna Kathinka Dalland Evans, UiO/ Science/ montasje, NRK

Beklager, vi kunne ikke vise innholdet.
Se «Forskning.no byline» i nytt vindu

Tall og sammenligninger blir ganske abstrakte og voldsomme når vi snakker om vår nærmeste stjerne, Sola.

Bare størrelsen kan få en til å krympe seg. Sola har en omkrets på nesten 4,4 millioner kilometer, til sammenligning er jorda ca. 40 000 km i omkrets. Man regner med at Sola er 330 000 ganger mer massiv en jordkloden vi står på, og sola står for nesten 99,9 prosent av all massen i solsystemet, som betyr alle planetene og asteroidebeltet.

Vi lever i heliosfæren, en boble skapt av solvinden, som ligger rundt hele solsystemet og strekker seg sannsynligvis ut i 18 milliarder kilometer.

Men det er fortsatt mye vi ikke vet om den livgivende sola, og hvordan solatmosfæren egentlig fungerer.

Science forside med norsk solforskning

Forsida av siste nummer av Science der norske forskere har bidratt på hele fem artikler.

Foto: Science, faksimile

Jo lengre fra, dess varmere

Rundt sola skjer det nemlig noe rart. Overflaten på sola kalles fotosfæren, og holder rundt 6000 grader.

Men merkelig nok stiger temperaturen etter hvert som man beveger seg lengre vekk fra overflaten.

Temperaturen stiger gjennom kromosfæren, som ligger over fotosfæren, til 20.000 grader.

Aller varmest er solkoronaen, en supervarm gassky som sendes ut rundt solen, og er dramatisk mye varmere, over en million grader.

Det blir som om luften rundt en varmeovn er mye varmere enn inne i selve ovnen.

Hvorfor koronaen er så mye varmere enn overflaten er et sol-mysterium som forskere har diskutert siden fenomenet ble oppdaget på slutten av 1930-tallet.

På en eller annen måte må store mengder energi bli transportert opp gjennom solatmosfæren, som så forplanter seg i den svært tynnspredde koronaen.

Solvinden slynges ut fra koronaen, og skaper blant annet nord- og sørlys på jorda, og kan gi opphav til store solstormer som har potensialet til å slå ut elektriske systemer på jorda eller i rommet.

IRIS

– Nå har vi fått mulighet til å studere hva som skjer i mye høyere oppløsning, og vi kan se detaljer som vi bare har kunnet spekulere om, sier Viggo Hansteen, professor ved Institutt for teoretisk astrofysikk (ITA) ved universitetet i Oslo.

Forskningen er publisert i en serie artikler i Science, hvor Hansteen har vært med på flere studier, og vært hovedforfatter på en av dem.

Forskerne har brukt data fra IRIS, et lite romteleskop som ble sendt opp av NASA i fjor sommer. IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph) undersøker kromosfæren og solas grensesjikt, området som ligger mellom kromosfæren og solkoronaen.

Forskere tror undersøkelser av grensesjiktet kan være nøkkelen til å forstå hvordan koronaoppvarmingen skjer.

Viggo Hansteen og Mats Carlsson ved ITA var med på å skrive og sende søknaden om IRIS til NASA .

Romteleskopet IRIS, slik en kunstner ser den for seg i rommet.

Romteleskopet IRIS, slik en kunstner ser den for seg ute i rommet.

Foto: IRIS, NASA

Korketrekkerne på sola

Mange forskjellige mekanismer har blitt undersøkt av forskerne, og sammen gir det nå et mer komplett bilde av hvordan koronaen blir oppvarmet.

Forskergruppen har blant annet funnet massevis av vridende og slyngende bevegelser, nærmest små virvelstormer overalt i kromosfæren og grensesjiktet. Det kan være at disse korketrekkerbevegelsene sender opp mye av energien som skal til for å varme opp koronaen.

Når vi snakker om ”små” fenomener på sola, blir det et høyst relativt begrep. De er fortsatt tusenvis av kilometer i størrelse.

Disse korketrekkerbevegelsene skjer langs magnetiske ”rør” som går oppover i solatmosfæren. Hvis du ser for deg et mykt rør som vris fram og tilbake, vil vri-bevegelsen forplante seg oppover røret og transportere energi.

Her kan du se en film fra IRIS som viser et område i grensesjiktet på 140 000 grader. De raske forandringene i spektrallinjene til venstre viser korketrekkerbevegelser i plasmaen.

Magnetfeltene slynger og vrir seg på samme måte, og gir strøm og energi gjennom grensesjiktet, noe som fører til rask oppvarming og spredning i koronaen.

– Dette kan potensielt lage nok energi til å varme opp koronaen, men det er fortsatt bare en teori, sier Hansteen.

Hovedforfatter bak artikkelen som beskriver disse vridende bevegelsene heter Bart De Pontieu, professor II ved Institutt for astrofysikk på UiO og vitenskapelig leder for IRIS-satelitten.

Små magnetiske løkker

Hansteen ledet arbeidet som undersøkte små, korte og relativt kjølige magnetiske løkker i overgangsjiktet. Disse små løkkene ligner på de store løkkene som slynger ut partikler og plasma fra solen, bare på en mye mindre skala.

Noen har lenge trodd at disse løkkene eksisterer, men det har vært mye debatt om solatmosfæren faktisk er bygget opp på denne måten.

– Vi har sett disse løkkene i avanserte datamodeller vi har laget på universitetet, men man har ikke observert de før, sier Hansteen.

Nå har løkkene blitt funnet, og disse løkkene kan også være med på å forklare strålingen ut fra grensesjiktet. Løkkene er korte, tette og det er svært mange av dem. De kan effektivt slippe ut energi gjennom stråling, som så forplanter seg videre oppover i atmosfæren.

Hansteen forteller også at datamodellene er svært viktig i arbeidet med å forstå solatmosfæren.

– IRIS-teleskopet har blitt designet fra starten av til å bli brukt sammen med og utvikle bedre datamodeller.

– Datamodellene er også et av Norges store bidrag til denne forskningen.

Sola

Sola i all sin prakt i et bilde fra NASA.

Foto: NASA

Partikler og jetstrømmer

De første resultatene fra IRIS har også avdekket andre mekanismer som ligger bak solvinden og solstormene.

Forskerne har funnet kjempevarme gassområder på 100.000 grader langt nede i solatmosfæren, som omsluttes av kjøligere områder med gass. På grunn av magnetiske linjer med forskjellig polaritet som møtes, blir glovarm plasma slynget ut i rettede eksplosjoner, som er mye mer energiske enn man tidligere har trodd.

De har også observert små jetstrømmer som skyter plasma i høy fart oppover, og som kan fore koronaen og solvinden med plasma.

Forskerne tror også de har funnet høyenergiske partikler som spiller en rolle i energiutvekslingen mellom koronaen og lagene under. Partikler med høy energi og fart fra små eksplosjoner i koronaen, sendes ut og slår ned i grensesjiktet og kromosfæren, og overfører mye energi på denne måten.

Veien videre

Nå skal undersøkelsene med IRIS fortsette, og Hansteen forteller at de har blitt bedre på å bruke instrumentene etter disse første undersøkelsene.

IRIS har også undersøkt sola i tospann med det Svenske Solteleskopet på øya La Palma i Kanariøyene.

– Nå kan vi bruke de to instrumentene sammen på en effektiv måte. Det er faktisk ikke så lett å observere den samme lille biten av sola, men nå har vi blitt flinkere til å bruke disse to instrumentene sammen.

– Vi vil prøve å forstå hvordan solas magnetfelt blir dannet, og hvordan magnetfeltet påvirker koronaen. Det er en veldig tett kobling mellom strukturen på magnetfeltet, og oppvarmingen av koronaen og hele den ytre solatmosfæren, forteller Hansteen.