Ett internationellt team av solfysiker, inklusive akademiker från Northumbria University, i Newcastle upon Tyne, har nyligen mätt det globala magnetfältet i det yttersta lagret av solens atmosfär, solkoronan, för första gången.

Laget, inklusive forskare från Peking University, Kina och National Center for Atmospheric Research (NCAR), U.S., använda observationer från Coronal Multi-channel Polarimeter (CoMP), ett instrument som kan ge mätningar av infraröd strålning som kommer från solens atmosfär. Deras forskning har precis publicerats i tidskriften Vetenskap .

Solen är en magnetiserad stjärna, och dess magnetfält spelar en avgörande roll för att forma solens atmosfär. Magnetfältet styr många aspekter av solens beteende, leder till en 11-årig solcykel, spektakulära solutbrott, och uppvärmningen av den heta gasen (plasman) i solkoronan till miljontals grader Celsius.

Magnetfältet tränger igenom de olika lagren i solens atmosfär, vilket innebär att information om hela atmosfärens magnetfält krävs för att förstå samspelet mellan solplasman och magnetfältet.

Dock, ända tills nu, rutinmätningar av solens magnetfält har endast uppnåtts vid ytan av vår stjärna (det område av solen som kallas fotosfären).

Medan det har gått mer än 100 år sedan den första mätningen av solens magnetfält, vi har fortfarande ingen exakt kunskap om magnetfältet i den övre solatmosfären, speciellt corona.

För mer än 20 år sedan, en teknik som kallas magnetoseismologi lades fram som ett sätt att mäta magnetfältet i koronan. Denna metod använder sig av magnetiska vågor, känd som Alfvén vågor, som observeras färdas längs magnetfälten.

Viktigt, hastigheten vågorna färdas med beror på styrkan på magnetfältet, vilket innebär att att kunna mäta hur snabbt de färdas gör det möjligt att göra en uppskattning av magnetfältet.

Dr Richard Morton, en UKRI Future Leader Fellow som arbetar vid Northumbria University, är en världsexpert på observation och analys av vågor i solens korona och var en del av teamet som levererade dessa spännande resultat.

Dr. Morton har varit en långvarig användare av CoMP-instrumentet och förespråkat att använda sådana mätningar för att studera solens magnetfält. Som han förklarar:"Datan som samlas in från CoMP avslöjar att solens korona är full av dessa Alfvén-vågor och ger oss den bästa tillgängliga bilden av dem."

Den nuvarande forskningen bygger på Dr. Mortons tidigare verk, som visade möjligheten att magnetiska vågor kunde användas som ett verktyg (Morton et al., Nature Communications 2015, Long et al., Astronomi och astrofysik, 2017).

"Jag tycker att detta är en underbar demonstration av hur vi kan utnyttja Alfvén-vågorna för att undersöka solens egenskaper, " tillade Dr. Morton, Noterar att, "processen liknar hur seismologer använder jordbävningar för att ta reda på hur jordens inre ser ut."

Detta är första gången som en global karta över det koronala magnetfältet har erhållits genom faktiska koronala observationer, vilket markerar ett språng mot att lösa problemet med koronala magnetfältsmätningar.

I princip, med denna teknik, globala koronala magnetfältskartor kunde nu erhållas rutinmässigt, fylla i den saknade delen av mätningarna av solens globala magnetism. Tillsammans med samtidigt uppmätta magnetfältsmätningar från solens yta, dessa synoptiska koronala magnetogram kommer att ge viktig information för att främja förståelsen av hur magnetfältet kopplar de olika lagren av solens atmosfär samt de fysiska mekanismer som är ansvariga för solutbrott och solcykeln.