Solobservatoriet Sunrise bärs av en heliumballong till en flythöjd på mer än 35 kilometer. Kredit:© MPS
scillerande fibriller, explosiva temperaturökningar, och fotavtrycken av koronala slingor:13 artiklar publicerade idag ger en översikt över resultaten av den andra flygningen av det ballongburna solobservatoriet Sunrise.
Under sina två flygningar 2009 och 2013, det ballongburna solobservatoriet Sunrise upplevde en unik vy av vår sol:från en höjd av mer än 35 kilometer och utrustad med det största solteleskop som någonsin lämnat jorden, Sunrise kunde lösa strukturer med en storlek på 50 kilometer i solens ultravioletta (UV) ljus. Journalen Astrophysical Journal Supplement ägnar nu totalt 13 artiklar till resultaten av Sunrises andra flight. Dessa kompletteras med fyra artiklar baserade på data från den första flygningen som nu har analyserats. På det här sättet, specialutgåvan målar upp den mest omfattande och detaljerade bilden av gränsskiktet mellan solens synliga yta och dess atmosfär i ultraviolett ljus. Special Issue rapporterar, bland annat, på heta explosioner, oscillerande fibrillliknande strukturer, och ursprunget till enorma plasmaflöden. Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Tyskland, chef för Sunrise-projektet, har en nyckelandel i alla 17 publikationer.
Många av solens hemligheter avslöjas endast i det ultravioletta (UV) ljuset som vår stjärna sänder ut i rymden. Dock, eftersom jordens atmosfär filtrerar bort det mesta av denna strålning, en observationsposition ovanför detta luftlager är idealisk för solforskare. Det ballongburna solobservatoriet Sunrise erbjuder tillgång till denna position - utan de enorma kostnaderna för ett rymduppdrag. Bären av en enorm heliumballong, Soluppgången når en höjd av mer än 35 kilometer, lämnar större delen av jordens atmosfär under.
Solens synliga yta (vänster) visar ett mönster av så kallade granuler. De är bevis på heta plasmaflöden från solens inre, som stiger uppåt, kyls av och sjunker ner igen. I det ultravioletta ljuset från denna region kan långa fibrillliknande strukturer ses (höger). Kredit:© MPS
Redan två gånger har detta koncept visat sig framgångsrikt. Medan Sunrise bevittnade ett oväntat långt aktivitetsminimum under sin första flygning 2009, 2013 presenterade vår stjärna sig från en mer kraftfull sida:i nästan sex dagar, Sunrise hade en utmärkt utsikt över solfläckar och aktiva regioner. MPS-forskare publicerade de första resultaten från denna flygning några månader senare. Tydligare än någonsin tidigare, UV-data avslöjar fina strukturer i solens lägre atmosfär som bara är några kilometer stora, såsom ljusa punkter och långdragna fibriller nära solfläckarna.
Sedan ungefär ett år, de flesta Sunrise II-data har reducerats helt och ligger nu till grund för 13 av de artiklar som publiceras idag. I dessa, forskarna utarbetar till exempel sin analys av de fibrillliknande strukturerna och bestämmer deras form och livslängd. Ett av resultaten:deras intensitet och bredd fluktuerar på tidsskalor på några sekunder. Sådana detaljerade studier möjliggjordes av soluppgångens höga upplösning och den långa serien av observationer.
"Med en rumslig upplösning på 50 till 100 kilometer, Sunrise ger mer exakta observationsdata i ultraviolett ljus än något annat ballongburet malmbaserat solteleskop, " säger Prof. Dr. Sami K. Solanki, direktör vid MPS och chef för Sunrise-uppdraget. Dessutom, med sina två instrument SuFI (Sunrise Filter Imager) och IMaX (Imaging Magentograph Experiment), Sunrise tittar på en nyckelregion inom solforskning. I området mellan solens synliga yta, fotosfären, och corona, det övre lagret av solens atmosfär, forskare hoppas kunna hitta svar på några av solfysikens viktigaste öppna frågor:hur är det möjligt att koronan med ungefär en miljon grader är betydligt varmare än fotosfären med bara 5000 grader? På vilket sätt transporteras den nödvändiga energin från fotosfären in i koronan och omvandlas till värme? Vilken roll spelar solens dynamik, mycket komplexa magnetfält? "Allt pekar på att småskaliga och kortlivade processer är avgörande, " säger Sunrise-projektets forskare Dr. Tino Riethmüller från MPS.
En titt på fotavtrycken av koronala slingor. Bilder tagna av NASA:s Solar Synamics Observatory (höger) den 12 juni, 2013 visar distinkta plasmaflöden i solens korona. Sunrise II-data dokumenterar magnetfälten som fanns på solen vid samma tidpunkt och på samma plats (vänster). Små regioner, där den magnetiska polariteten är motsatt den för den övergripande miljön visar sig vara slingornas ursprung. Kredit:© MPS/SDO
Att upptäcka dessa är Sunrises uppdrag. Den första dagen av den andra flygningen, till exempel, observatoriet bevittnade en Ellermann-bomb, en explosiv men lokal ökning av strålningsintensitet och temperatur. Detta fenomen uppstår vanligtvis i aktiva områden under utveckling och anses vara ett tecken på dramatisk återuppbyggnad av solens magnetfält. Magnetisk energi omvandlas därmed till värme, bland annat. Simuleringarna som kompletterar observationsdata tyder på att dessa förändringar i magnetfältets arkitektur har sitt ursprung i fotosfären cirka 200 kilometer ovanför solens synliga yta.
En annan process som förbinder den relativt svala fotosfären med den heta koronan är koronalslingor, imponerande bågformade plasmaflöden i solatmosfären. Vissa av dem mäter upp till 100, 000 kilometer i storlek. Utgångspunkterna för dessa strukturer finns ofta i närheten av aktiva regioner. Sunrise-data tillåter nu en exakt bild av dessa "fotspår". De visar sig vara platser med starka magnetiska kontraster:små områden där den magnetiska polariteten är motsatt deras dominerande miljö. Samspelet mellan dessa områden driver mass- och energitransport till atmosfären.
"Data från de två Sunrise-flygningarna är en sann skattkammare för solfysik", säger Solanki. Analysen av uppgifterna kommer att fortsätta i flera år. Dessutom, MPS planerar för närvarande en tredje flygning av det ballongburna observatoriet.
