Regendruppels vallen uit de corona op het zonsoppervlak

De corona van de zon is een zeer ijle gasschil die om de zon aanwezig is. Dat is zelfs te veel gezegd. Het is bijna niets. De dichtheid is 10^-21 kilogram per kubieke meter. Dat is ver, en nog eens ver onder de gemiddelde dichtheid van de zon zelf. Het is tot de dag van vandaag volslagen onduidelijk waarom er een corona bestaat om de zon, want de zon produceert ook zonnewind en zonnevlammen die met grote snelheid de ruimte in gaan. Dat gaat dus dwars door de corona heen. De zon zelf is miljoenen graden heet in het centrum en het wordt steeds minder heet naarmate je naar het oppervlak van de zon gaat. Dit oppervlak, ook wel de fotosfeer genoemd, is 5500 graden. Je verwacht dat het daarbuiten alleen maar koeler gaat worden. Niets is minder waar.

De corona is heter dan daaronder

De corona is één tot twee miljoen graden heet. Zoveel warmte kan nergens vandaan komen, dan van de zon alleen. De grote vraag is niet waar die warmte vandaan komt. De vraag is waardoor deze warmte opgeslagen wordt en opgeslagen blijft in de corona. Als de corona aan de buitenkant sneller afkoelt dan dat het aan de binnenkant ontvangt van de zon zelf, dan kan de corona nooit zo heet zijn. Tot de dag van vandaag is dat een onopgelost vraagstuk voor de wetenschap.

Op zich is het niet zo moeilijk om de corona zo heet te krijgen, want de corona is zo ijl. Als er bijna niets is, dan is het ook zo heet te maken. Hoe ijler een gas, des te makkelijker het is om het op te warmen. Echter opwarmen kan alleen als aan de buitenkant van de corona er minder warmteverlies is naar de ruimte, dan dat er aan de binnenkant warmte bij komt. Wat belet de corona om warmte te lekken naar de ruimte toe, terwijl tegelijk de zonnewind bij ons ervoor kan zorgen dat we het noorderlicht kunnen zien? De hitte in de corona van de zon is tot de dag van vandaag een van de grootste raadsels in de sterrenkunde. De corona wordt verhit tot miljoenen graden – veel heter dan het oppervlak van de zon – door mechanismen die wetenschappers niet kennen.

Oorzaak van de corona hitte

Kneden via het zonsmagneetveld

Wetenschappers doen hun uiterste best om meer te weten te komen hoe de corona heet gemaakt wordt, en aan de buitenkant niet zo makkelijk kan koelen want anders wordt de corona nooit zo heet. Tot nu toe wisten we niet beter dan dat de corona opwarmt door de beweging van de magnetische velden rondom de zon. De magnetische velden kneden als het ware dat ijle gas van de corona en daar wordt het blijvend heet van, zolang dat kneden maar door gaat.

Miljoenen kleine explosies boven het zonsoppervlak

De Parker Solar Probe (PSP) satelliet komt op dit moment om de paar maanden een keer vlakbij de zon. Denk daarbij aan een afstand van iets meer dan zes miljoen km van de fotosfeer. Dat is door de corona heen, want die strekt zich uit tot 8 kilometer boven de fotosfeer. De PSP gaat dus door de corona heen die meer dan een miljoen graden heet is, alleen nogmaals heel ijl, dus zolang de satelliet maar eventjes door de corona gaat, zal de elektronica hier niet van kapot gaan. De PSP heeft miljoenen nanoflitsen ontdekt boven de fotosfeer. Dat zijn kleine explosies die aanwezig zijn net boven de fotosfeer. Deze creëren energie die de corona opwarmt. De vraag is of dit bij elkaar voldoend energie geeft om de corona voldoende op te warmen, en hoe vind die energieoverdracht dan plaats, want zonnevlammen verwarmen de corona niet.

Techniek voor extreem scherp beeldmateriaal

Miljoenen kleine explosies kunnen de oorzaak zijn van het opwarmen van de corona, maar dan is het ook nodig om die kleine explosies te onderzoeken. De vereiste nauwkeurigheid om deze kleine explosies waar te kunnen nemen vereist grote telescopen en adaptieve optieksystemen. Tot nu toe was het niet mogelijk om dit te fotograferen door de turbulentie die er in de aardatmosfeer aanwezig is. Kleinere details dan 1000 kilometer op de zon waren niet te zien.

Een baanbrekende recente ontwikkeling door wetenschappers van het National Solar Observatory (NSO) van de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) en het New Jersey Institute of Technology (NJIT) brengt daar verandering in door gebruik te maken van adaptieve optiek bij de telescoop om de onscherpte te verwijderen. Dat is eigenlijk hetzelfde als de autofocus en de optische beeldstabilisatie die er in je smartphone camera aanwezig is. Deze corrigeert de fouten in je trillende handen. De adaptieve optiek corrigeert de fouten in de atmosfeer, waar warme luchtbellen in de zichtlijn van de telescoop opstijgen. De spiegel van de telescoop wordt met deze adaptieve optiek 2200 keer per seconde gecorrigeerd om de beelddegradatie door turbulente lucht tegen te gaan. Het resultaat is waanzinnig scherp beeldmateriaal met details tot een 63 kilometer.

Regendruppels uit de corona

Wetenschappers van het National Solar Observatory van de Amerikaanse National Science Foundation en het New Jersey Institute of Technology hebben nu de mooiste beelden van de corona van de zon tot nu toe gemaakt. Hun baanbrekende resultaten maken de weg vrij voor een dieper inzicht in coronale verwarming, zonne-uitbarstingen en het ruimteweer, en openen een mogelijkheid voor nieuwe ontdekkingen in de atmosfeer van de zon.

Op het beeldmateriaal en de video’s zijn ‘regendruppels’ te zien die vanuit de corona terugvallen naar de fotosfeer. Deze ‘regendruppels’ bestaat in werkelijkheid uit heter plasma in de corona dat afkoelt; compacter wordt en daardoor dichter van structuur wordt dan de omgeving waardoor het naar de fotosfeer valt als gevolg van de zwaartekracht van de zon eronder. Omdat het plasma elektrisch geladen is, volgen de ‘regendruppels’ de magnetische veldlijnen die enorme bogen/lussen vormen in plaats van in een rechte lijn vallen.

Dit beeldmateriaal kan helpen om de computermodellen voor het opwarmen van de zonscorona te verbeteren.

Bekijk de haarscherpe videobeelden.

Robert de Jong