Hoewel de Dunn-zonnetelescoop op Sunspot, New Mexico al ruim 40 jaar oud is, zal hij niet naar vervroegd pensioen kijken. FIRS biedt gelijktijdige spectrale dekking op zichtbare en infrarode golflengten door het gebruik van een unieke dubbelarmige spectrograaf. Door gebruik te maken van adaptieve optiek om atmosferische "kijkomstandigheden" te overwinnen, nam het team zeven actieve regio's op de zon op - één in 2001 en zes in december 2010 tot december 2011 - toen zonnevlekcyclus 23 vervaagde. Het volledige zonnevlekmonster heeft 56 waarnemingen van 23 verschillende actieve regio's ... en toonde aan dat waterstof kan fungeren als een soort energiedissipatie-apparaat dat de zon helpt een magnetische grip op zijn plekken te krijgen.
"We denken dat moleculaire waterstof een belangrijke rol speelt bij de vorming en evolutie van zonnevlekken", zegt dr. Sarah Jaeggli, recent afgestudeerd aan de Universiteit van Hawaï in Manoa, wiens doctoraatsonderzoek een belangrijk element vormde van de nieuwe bevindingen. Ze deed het onderzoek met Drs. Haosheng Lin, ook van de Universiteit van Hawaï in Manoa, en Han Uitenbroek van het National Solar Observatory in Sunspot, NM. Jaeggli is nu postdoctoraal onderzoeker in de zonnegroep aan de Montana State University. Hun werk is gepubliceerd in het nummer van 1 februari 2012 The Astrophysical Journal.
Je hoeft geen zonnefysicus te zijn om op de hoogte te zijn van de 11-jarige cyclus van de zon, of om te begrijpen hoe zonnevlekken koelere gebieden zijn met intens magnetisme. Geloof het of niet, zelfs de professionals zijn er niet helemaal zeker van hoe alle mechanismen werken ... vooral die welke zonnevlekvormende gebieden veroorzaken die normale convectieve bewegingen vertragen. Van de dingen die we hebben geleerd, heeft de binnentemperatuur van de spot een correlatie met zijn magnetische veldsterkte - met een sterke stijging naarmate de temperatuur afkoelt. 'Dit resultaat is een raadsel', schreven Jaeggli en haar collega's. Het impliceert een onontdekt mechanisme in de spot.
Een theorie is dat waterstofatomen die in waterstofmoleculen combineren, verantwoordelijk kunnen zijn. Wat betreft onze zon, het grootste deel van waterstof zijn geïoniseerde atomen omdat de gemiddelde oppervlaktetemperatuur wordt geschat op 5780 K (9944 ° F). Omdat Sol echter wordt beschouwd als een "coole ster", hebben onderzoekers aanwijzingen gevonden voor moleculen met zware elementen in het zonnespectrum, waaronder verrassende waterdamp. Dit soort bevindingen zou kunnen bewijzen dat de umbrale regio's waterstofmoleculen in de oppervlaktelagen zouden kunnen combineren - een voorspelling van 5% van wijlen professor Per E. Maltby en collega's van de Universiteit van Oslo. Dit type verschuiving kan drastische dynamische veranderingen veroorzaken als het gaat om gasdruk.
"De vorming van een grote fractie moleculen kan belangrijke effecten hebben op de thermodynamische eigenschappen van de zonnestroom en de fysica van zonnevlekken", schreef Jaeggli.
Omdat directe metingen onze huidige mogelijkheden te boven gingen, mat het team vervolgens een proxy - de hydroxylradicaal gemaakt van elk één atoom van waterstof en zuurstof (OH). Volgens het National Solar Observatory, “OH dissocieert (breekt in atomen) bij een iets lagere temperatuur dan H2, wat betekent dat H2 zich ook kan vormen in regio's waar OH aanwezig is. Toevallig is een van de infrarode spectraallijnen 1565,2 nm, bijna hetzelfde als de 1565 nm lijn van ijzer, die wordt gebruikt voor het meten van magnetisme op een plek en een van de lijnen die FIRS is ontworpen om te observeren. ”
Door zowel oude als nieuwe gegevens te combineren, heeft het team magnetische velden over zonnevlekken en de OH-intensiteit binnen vlekken gemeten, waarbij de H2-concentraties werden beoordeeld. "We hebben aanwijzingen gevonden dat er zich in zonnevlekken aanzienlijke hoeveelheden waterstofmoleculen vormen die magnetische velden sterker dan 2500 Gauss kunnen behouden", aldus Jaeggli. Ze zei ook dat de aanwezigheid ervan leidt tot een tijdelijke "weggelopen" intensivering van het magnetische veld.
Wat betreft de anatomie van een zonnevlek, de magnetische flux komt omhoog uit het inwendige van de zon en vertraagt de convectie van het oppervlak - wat op zijn beurt koeler gas stopt dat zijn warmte in de ruimte heeft uitgestraald. Van daaruit wordt moleculaire waterstof gemaakt, waardoor het volume wordt verminderd. Omdat het transparanter is dan zijn atomaire tegenhanger, wordt zijn energie ook in de ruimte uitgestraald, waardoor het gas nog meer kan afkoelen. Op dit punt comprimeert het hete gas dat door de flux wordt geprimed, het koelere gebied en versterkt het magnetische veld. “Uiteindelijk stabiliseert het zich, deels door energie die binnenkomt van het omringende gas. Anders zou de plek zonder grenzen groeien. Terwijl het magnetische veld verzwakt, worden de H2- en OH-moleculen warm en dissociëren ze zich weer tot atomen, waardoor de resterende koele gebieden worden gecomprimeerd en de plek niet instort. '
Voorlopig geeft het team toe dat aanvullende computermodellen nodig zijn om hun waarnemingen te valideren en dat de meeste actieve regio's tot nu toe milde zijn geweest. Ze hopen dat Sunspot Cycle 24 hen meer brandstof zal geven om "cool" te zijn ...
Oorspronkelijke verhaalbron: National Solar Observatory News Release.
