Ryhmä tutkijoita Suomen yliopiston tähtitieteen instituutista on havainnut, että ilmiö selittyy muutoksilla rauta-, pii- ja magnesiumpitoisuuksissa.
Jo vuosikymmenten ajan salaperäinen aurinkosade – kylmän, tiheän plasman pisarat, jotka putoavat koronasta purkauksen jälkeen – on hämmentänyt tutkijoita. Nyt ryhmä tutkijoita Suomen yliopiston tähtitieteen laitokselta väittää ratkaisseensa tämän arvoituksen: salaisuus piilee muutoksissa auringon ilmakehän koostumuksessa.
Tämä löytö merkitsee käännekohtaa auringon fysiikassa ja avaa tien avaruussään ilmiöiden ennustamiseen. Tästä kertoivat tohtoriopiskelija Luke Benavitz ja tähtitieteilijä Jeffrey Rip artikkelissa, joka julkaistiin Astrophysical Journal -lehdessä.
Auringon sade sataa korona-alueella, joka on erittäin kuuma plasman alue auringon pinnan yläpuolella. Toisin kuin maapallon sade, tämä ilmiö on plasman tiivistymistä, joka jäähtyessään ja tiivistyessään laskeutuu alempiin kerroksiin.
Suomen yliopiston mukaan tämä prosessi tapahtuu nopeasti auringonpurkausten jälkeen, ja sen ymmärtäminen on tärkeää auringon käyttäytymisen mallintamiseksi ja muutosten ennustamiseksi, jotka voivat vaikuttaa teknologiaan ja viestintään maapallolla.
Tähän asti mallit ovat olettaneet, että koronan elementtien pitoisuus pysyy vakiona avaruudessa ja ajassa. Tämä yksinkertaistus ei kuitenkaan selittänyt aurinkosateiden nopeaa muodostumista.
Astrophysical Journal -lehdessä julkaistussa artikkelissa korostetaan, että vaikka koron koostumuksessa oli jo merkkejä vaihteluista, perinteiset mallit eivät ottaneet tätä dynamiikkaa huomioon eivätkä siten pystyneet toistamaan tätä ilmiötä .
Benavicen ja Ripin johtama ryhmä teki ratkaisevia muutoksia: mallinnus osoitti, että sallimalla alhaisen ionisaatiopotentiaalin omaavien elementtien – raudan, piin ja magnesiumin – pitoisuuksien muuttua avaruudessa ja ajassa, he pystyivät toistamaan koronan kondensaatioiden muodostumisen jopa äkillisen kuumenemisen skenaarioissa .
”On hämmästyttävää nähdä, että kun annoimme raudan kaltaisten alkuaineiden muuttua ajan myötä, mallit vihdoin vastasivat sitä, mitä havaitsemme Auringossa. Tämä tekee fysiikasta realistisempaa”, sanoi Benavits Suomen yliopiston mukaan.
Havaittu mekanismi perustuu suoraan yhteyteen näiden elementtien paikallisen pitoisuuden ja plasman säteilyn häviämisnopeuden välillä. Purkauksen jälkeen kromosfääristä korona-alueelle virtaavat ainevirrat muuttivat paikallista koostumusta luoden pitoisuuden huippuja tietyillä alueilla.
Nämä piikit lisäsivät säteilyn intensiteettiä, mikä johti nopeampaan jäähtymiseen ja sitä seuranneeseen tiheämpien plasmapisaroiden – aurinkosateen – tiivistymiseen. HYDRAD-ohjelman avulla tehty mallinnus osoitti, että koronan kondensaatio tapahtui vain elementtien pitoisuuksien vaihteluiden yhteydessä, kun taas mallit, joissa pitoisuudet olivat kiinteät, eivät pystyneet toistamaan tätä ilmiötä .
Tämä löytö vaikutti suoraan auringon aktiivisuuden mallintamiseen ja avaruussään ennustamiseen. Astrophysical Journal -lehdessä julkaistussa artikkelissa todettiin, että kemiallisten elementtien pitoisuuksien oikea esittäminen on ratkaisevan tärkeää plasman jäähtymisajan laskemiseksi ja ilmakehän dynamiikan ennustamiseksi purkausten aikana .
Suomen yliopistossa korostettiin, että tämä tieto voi tulevaisuudessa parantaa kykyä ennustaa maapalloon vaikuttavia ilmiöitä.
Tämä läpimurto on myös kyseenalaistanut perinteisen käsityksen korona-alueesta staattisena kokonaisuutena. Artikkelin kirjoittajat korostavat, että auringon ilmakehä on paljon dynaamisempi kuin aiemmin on oletettu ja että sen koostumuksen muutokset tulisi ottaa huomioon kaikissa fysikaalisissa malleissa.
Ehdotettua mallia voidaan testata koronan spektroskooppisten havaintojen avulla, mikä on kannustanut jatkotutkimuksiin ja olemassa olevien mallien parantamiseen.
Astrophysical Journalin mukaan seuraava askel on mallinnustulosten vertailu korkean resoluution spektroskooppisten havaintojen tietoihin, jotka on saatu avaruuslentojen aikana.
Tutkijat aikovat myös sisällyttää muihin fysikaalisiin ilmiöihin, kuten Alvenin aaltojen tuottamaan ponderomotoriseen voimaan, jatkaakseen aurinkomallien sisällön tulkinnan yleistämistä.
Jeffrey Ripin mukaan, joka on esittänyt näkemyksensä Suomen yliopiston keräämissä lausunnoissa, tämä löytö on avannut uuden näkökulman koronan dynamiikkaan ja kannustanut tarkistamaan lämmitys- ja jäähdytysmalleja, mikä on laajentanut tulevien tutkimusten kenttää aurinkofysiikan alalla.
