Erdélyi Róbert, az ELTE és a Sheffieldi Egyetem csillagászprofesszora vezetésével egy nemzetközi kutatócsoportnak, elsőként sikerült megfigyelnie hatalmas mennyiségben előforduló, nagy energiájú, akár több Magyarország méretű plazmapulzusokat, amelyek energiát képesek szállítani a Nap felszínétől annak felsőbb légkörébe.

Felfedezésük választ ad egy régóta megválaszolatlan rejtélyre, és új kutatási irányt is mutat.

A napfizikában áttörőnek számító eredményről a tekintélyes Nature Communications-ben számoltak be.

A csillagászok régóta sejtik, hogy a plazmákban előforduló mágneses hullámok kulcsszerepet játszanak a plazmaasztrofizika egyik mindmáig megoldatlan rejtélyének megfejtésében. Nevezetesen:

miért emelkedik a Nap legkörében a hőmérséklet akár több millió fokra, miközben egyre távolodunk a Nap felszínétől? Ez olyan, mintha megmásznánk a Mátrát vagy a Himaláját, és a csúcson sokkal melegebb lenne, mint a hegy lábánál.

Számos kiváló elmélet született a rejtély megoldására (beleértve a plazmák mágneses hullámokkal történő felfűtését), ám az elméletek egyértelmű, csillagászati megfigyelésekkel történő igazolása mindmáig váratott magára.

Örvénylő mozgások a vízcsapunktól a galaxisokig

Erdélyi Róbert csillagásznak, az ELTE Csillagászati Tanszék és az angliai Sheffieldi Egyetem professzorának a Sheffieldi Egyetemen működő Napfizikai és Űrplazma Kutatóközpont (Solar Physics and Space Plasma Research Centre, SP2RC) és a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem (University of Science and Technology of China) kutatóival sikerült új módszerekkel hatalmas mennyiségben észlelniük a Nobel-díjas Hannes Alfvénről elnevezett, nagy energiájú és egyedi tulajdonságokkal rendelkező plazmahullám-pulzusokat a Nap légkörében.

Úgy tűnik,

e rövid életű Alfvén-pulzusokat a Nap fotoszférájában sűrűn előforduló, több magyarországnyi méretű plazmaörvények keltik.

A kutatók szerint minden egyes pillanatban legalább 150 000 ilyen mágneses plazmaörvény található a Nap felszínén.

„Az örvénylő mozgások mindenhol megjelennek az Univerzumban, a háztartási csapokban lefolyó vízre jellemző néhány centiméteres méretűektől kezdve a Földön és a Napon előforduló tornádókon, valamint a Nap plazmakilövellésein keresztül a spirálgalaxisok akár 520 000 fényéves nagyságrendjéig. A mostani kutatás első alkalommal szolgáltatott megfigyeléses bizonyítékot arra, hogy a naplégkörben mindenütt jelenlévő örvények rövid életű Alfvén-pulzusokat képesek kelteni”– mondta a professzor a felfedezésről, hozzátette: „Az így létrejövő Alfvén-pulzusok hengerszerű mágneses fluxuscsövek mentén könnyedén áthaladnak a Nap légkörén. A mágneses jelenségeknek ez a fajtája egy kicsit az erdőben sorakozó fákra emlékeztet. A pulzusok ily módon egészen a kromoszféra tetejéig vagy akár még feljebb juthatnak a Nap koronájába, ahol leadhatják energiájukat, ezzel fűtve a mágneses plazmát több millió fokos hőmérsékletre.”

Az Alfvén-hullámok közvetlen észlelése jelenleg komoly kihívást jelent, ugyanis e hullámok a mágneses plazmában történő terjedésük során nem okoznak lokális fényességnövekedést vagy -csökkenést. A megfigyelések során igen nehéz őket megkülönböztetni a plazmahullámok néhány másik típusától, így például a jól ismert transzverzális mágneses plazmahullámoktól, melyeket gyakran hajlítási módusoknak is neveznek.

„Becslésünk szerint az általunk észlelt Alfvén-pulzusok által szállított energiafluxus több mint tízszer akkora, mint ami a Nap felső kromoszférájának helyi fűtéséhez szükséges. A kromoszféra egy viszonylag vékony réteg a napfelszín és az elképesztően forró napkorona között, amelyet napfogyatkozások idején a Napot körülölelő pirosas-rózsaszínes gyűrűként lehet megfigyelni” – jelentette ki Jiajia Liu posztdoktori kutató munkatárs.

Erdélyi professzor arról is beszélt, hogy a tudományos közösséget régóta foglalkoztatja az az izgalmas kérdés, hogy hogyan látja el felső légkörét a Nap és sok más csillag energiával és tömeggel.

„Eredményeink az egyik vezető kínai egyetemmel folytatott izgalmas együttműködés gyümölcsei, mely többek közt olyan, a pályakezdő tudósok legjobbjai közé tartozó kutatók részvételével is folyik, mint Jiajia Liu, Chris Nelson és Ben Snow.

Kutatásunk fontos előrelépés a szoláris és asztrofizikai plazmafűtéshez szükséges nem termikus energia forrásának vizsgálatában”

– mondta.

A tudósok úgy vélik, ezek a Nap fotoszférájában talált több-magyarországnyi vagy akár még nagyobb plazmaörvények ígéretes jelöltek nemcsak a naplégkör alsó és felső rétegei közötti energia-, hanem egyúttal a Nap légkörét uraló plazmatömeg-szállítás kérdésének megoldására is. Erdélyi Róbert munkatársaival együtt a jövőben erre a rejtélyre fog összpontosítani kutatása során.