protuberanssi

Auringossa on käynnissä jatkuva kisa

Ke, 03/27/2019 - 07:52 Markus Hotakainen
Protuberanssi (roihupurkaus) Hinode-satelliitin kuvaamana

Auringon ”pinnalta” kohoaa protuberansseja, kymmenien- tai jopa satojentuhansien kilometrien korkeuteen kurkottavia plasmakielekkeitä. Atomit ja ionit käyvät niissä kaiken aikaa kiivasta kilpajuoksua. Ionit ovat alati voitolla

Kaasumaisesta olemuksestaan huolimatta Auringon aine ei ole kaasua vaan plasmaa, aineen ”neljättä” olomuotoa. Hiukkastörmäysten ja voimakkaan säteilyn vaikutuksesta atomit ovat menettäneet elektroneja, jolloin ne ovat muuttuneet sähköisesti neutraaleista sähköisesti varatuiksi.

Neutraalit atomit eivät piittaa magneettikentästä, mutta ioneihin se vaikuttaa niiden sähkövarauksen ansiosta. Jopa Auringon kaasukehän hurjassa myllerryksessä on sopivat olosuhteet, jotta siinä voi esiintyä varauksettomia atomeja ja sähköisesti varattuja ioneja yhtä aikaa.

Tutkijat ovat onnistuneet tarkastelemaan yksityiskohtaisesti tällaista osittain ionisoitunutta plasmaa Auringon ainevirtauksissa. Havainnot paljastavat, että strontiumionit kiitävät protuberansseissa 22 prosenttia suuremmalla nopeudella kuin neutraalit natriumatomit.

Protuberanssi

Atomit kuitenkin kirivät sinnikkäästi, sillä ionien vauhti hidastuu: 16 tuntia myöhemmin niiden nopeus oli enää 11 prosenttia suurempi kuin atomien.

”Ilmeisesti strontiumionit antavat neutraaleille natriumatomeille vetoapua”, arvelee kansainvälistä tutkimusta johtanut Eberhard Wiehr Göttingenin yliopistosta.

Se saattaa johtua kasvaneesta hiukkastiheydestä, joka kasvattaa törmäysten todennäköisyyttä. ”Lisäksi protuberanssin virtauksissa on saattanut tapahtua muutoksia 16 tunnin aikana”, Wiehr lisää.

Nopeammat ionit liikkuvat magneettikentän värähtelyjen tahdissa. Sen ansiosta protuberanssi pääsee kohoamaan korkealle, vaikka gravitaatio kiskoo plasmaa kaiken aikaa takaisin Auringon ”pinnalle”. Kentässä esiintyvät vaihtelut johtuvat virtauksista syvemmällä Auringon sisuksissa. Varatut ionit seuraavat orjallisesti magneettikentän vaihteluita, mutta atomit pysyvät mukana vain ionien törmäysten välityksellä.

Tutkimuksesta kerrottiin Göttingenin yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: Tenerife Observatory (otsikkokuva) ja Hinode JAXA/NASA

Auringon tornadot eivät olekaan tornadoja

La, 04/07/2018 - 11:51 Markus Hotakainen

Keskustähtemme pinnalta kohoaa avaruuteen suuria plasmakielekkeitä, jotka näyttävät kieppuvan hurjalla nopeudella. Paitsi että ne eivät kiepu.

Auringon "tornadojen" eli tornadoprotuberanssien luonne on uuden tutkimuksen perusteella tulkittu väärin. Syynä on se, että ilmiöitä on voitu tarkastella vain kaksiulotteisesti.

Tornadoja on havaittu Auringossa jo 1900-luvun alkupuolelta lähtien ja niistä on saatu entistä tarkempaa tietoa esimerkiksi SDO-luotaimen (Solar Dynamics Observatory) avulla. Sen ultraviolettialueen datasta kootuissa videoissa näkyy selvästi tornadojen liike.

Ei kuitenkaan riittävän selvästi. Ilmeisesti jättimäiset tornadot, joilla voi olla mittaa useita kertoja Maan halkaisijan verran, eivät vastoin aiempaa käsitystä pyöri ollenkaan.

Nicolas Labrossen johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on tarkastellut spektroskopian avulla plasman lämpötilan ja tiheyden lisäksi doppler-ilmiötä, joka kertoo sen liikkeestä ja nopeudesta suhteessa meihin. Tuloksena on kolmiulotteinen kuva protuberanssien rakenteesta ja sen taustalla olevasta magneettikentästä.

"Huomasimme, että huolimatta kuvissa näkyvästä protuberanssien ja tornadojen ulkomuodosta magneettikenttä ei ole pystysuora, vaan plasma liikkuu pääasiassa vaakasuunnassa magneettikentän voimaviivojen myötäisesti", Labrosse selittää.

Kuvissa näkyy silti tornadoja muistuttavia muodostelmia, sillä niiden näkösäteen suuntainen rakenne projisoituu kuvitteelliselle tasolle. Tutkimusryhmään kuuluva Arturo López Ariste vertaa ilmiötä lentokoneen vanan näkymiseen.

"Kone lentää vaakasuoraan tietyllä korkeudella, mutta me näemme vanan kulkevan päämme päältä kohti taivaanrantaa. Lentokone ei silti ole syöksymässä maahan."

Auringossa ja Maassa esiintyvien tornadojen välillä ei ole muuta yhteistä kuin ulkonäkö. Maanpäälliset tornadot syntyvät voimakkaista tuulista ja liikkuvat suurella nopeudella, mutta Auringossa ne muodostuvat magneettikentän hallitsemasta plasmasta. Ne ovat "kiinnittyneet" Auringon näkyvään pintaan ja pysyvät siksi paikallaan.

"Todellisuus saattaa kerrankin olla yksinkertaisempi kuin miltä se näyttää", arvelee tutkimukseen osallistunut Brigitte Schmieder.

"Auringon tornadot kuulostavat uhkaavilta, mutta normaalisti niillä ei ole mitään vaikutusta meihin. Jos tornadoon liittyy voimakas purkaus, se voi kuitenkin aiheuttaa avaruussäässä ilmiöitä, jotka saattavat vaurioittaa voimalinjoja, satelliitteja ja viestiyhteyksiä Maassa."

Tutkimuksesta kerrottiin 6. huhtikuuta Liverpoolissa pidetyssä EWASS-kokouksessa (European Week of Astronomy and Space Science).

Kuva: NASA/SDO/GSFC