De zon: Onderzoekers hebben de oorsprong van het magnetische veld van de zon ontdekt
Onderzoekers hebben de oorsprong van het magnetische veld van de zon ontdekt
Een afbeelding van een zonnevlam uit 2013
Bron: NASA/Goddard/SDO
De zon is niets meer dan een enorme gasbol waarin hete gassen stromen, opstijgen en vervolgens weer zinken. Zo ontstaat er een magnetisch veld. Haar exacte verblijfplaats is nog niet bekend. En nu blijkt: het zit veel dichter bij de oppervlakte dan verwacht.
SDe beroemde astronoom Galileo Galilei houdt zich al vier eeuwen bezig met dit mysterie: waar komt de magnetische activiteit van de zon vandaan? Bijna vier eeuwen later heeft een onderzoeksteam mogelijk de oplossing ontdekt. Complexe berekeningen op de supercomputer geven aan dat het magnetische veld wordt gegenereerd op een diepte van ongeveer 30.000 kilometer onder het zonoppervlak, in de bovenste vijf tot tien procent van de zon.
“Het begrijpen van de oorsprong van het magnetische veld van de zon is sinds Galileo een open vraag geweest en is belangrijk voor het voorspellen van toekomstige zonneactiviteit, zoals zonnevlammen die de aarde zouden kunnen treffen”, zegt co-auteur Daniel Lequanette van de Northwestern University in Evanston. In 1612 deed Galileo de eerste gedetailleerde waarnemingen van zonnevlekken, die worden veroorzaakt door het steeds veranderende magnetische veld van de zon.
Ongeveer 30.000 kilometer – dat is verrassend dicht bij de oppervlakte, legt het team onder leiding van Geoffrey Vassell van de Universiteit van Edinburgh uit in het vakblad “natuurEerdere theorieën gingen uit van een diepere oorsprong voor de ‘zonnedynamo’ op een diepte van ongeveer 200.000 kilometer onder het oppervlak van de zon. Zonne-eigenschappen zoals sterke magnetische velden op hoge breedtegraden kunnen hieruit worden afgeleid, maar astronomen hebben deze nooit kunnen waarnemen.
Om de puzzel tot op de bodem uit te zoeken, heeft het team nieuwe simulaties gemaakt waarin het magnetische veld wordt gemodelleerd met behulp van een NASA-supercomputer. In tegenstelling tot eerdere modellen werd er ook rekening gehouden met zogenaamde torsie-oscillaties, een periodiek patroon van gas- en plasmastroming in en rond de zon.
Astronomen leggen uit dat torsie-oscillaties, net als de magnetische cyclus van de zon, ook een cyclus van elf jaar ondergaan. Wat nieuw is, is dat ze alleen lijken te voorkomen nabij het oppervlak van de zon. “Onze hypothese is dat de magnetische cyclus en torsie-oscillaties verschillende manifestaties zijn van hetzelfde fysieke proces”, zegt ze. Het nieuwe model legt ook uit hoe zonnevlekken patronen van magnetische activiteit volgen, details die ook ontbraken in de diepe oorsprongstheorie.
“Dit werk stelt een nieuwe hypothese voor voor de oorsprong van het magnetische veld van de zon, die meer consistent is met zonnewaarnemingen en die, naar we hopen, gebruikt kan worden om de zonneactiviteit beter te voorspellen”, aldus Lequanit. Recente sterke zonnestormen hebben zelfs tot ver in het zuiden prachtig noorderlicht gebracht. Dergelijke stormen kunnen echter ook ernstige schade aanrichten aan onder meer satellieten in een baan om de aarde, elektriciteitsnetwerken en radiocommunicatie.
In een commentaar dat ook in Nature wordt gepubliceerd, zegt de Amerikaanse plasmafysicus Ellen Zwibel dat de studie “een provocerend element toevoegt aan de theoretische mix die de sleutel zou kunnen zijn tot het oplossen van dit astrofysische mysterie.”
Het model gepresenteerd door Vasil en zijn team is heel eenvoudig. De eerste resultaten zijn echter verbluffend. “Het kan een interpretatief raamwerk bieden voor complexere modellen, en zal zeker leiden tot verder onderzoek.”