Helium är det näst vanligaste grundämnet i universum efter väte. Men forskare är inte säkra på hur mycket det faktiskt finns i solens atmosfär, där det är svårt att mäta. Att känna till mängden helium i solatmosfären är viktigt för att förstå ursprunget och accelerationen av solvinden – den konstanta strömmen av laddade partiklar från solen.

År 2009, NASA lanserade en sonderande raketundersökning för att mäta helium i den utökade solatmosfären - första gången vi har samlat en fullständig global karta. Resultaten, nyligen publicerad i Natur astronomi , hjälper oss att bättre förstå vår rymdmiljö.

Tidigare, när man mäter förhållandet mellan helium och väte i solvinden när den når jorden, observationer har funnit mycket lägre kvoter än väntat. Forskare misstänkte att det saknade heliumet kan ha lämnats kvar i solens yttersta atmosfäriska lager - koronan - eller kanske i ett djupare lager. Att upptäcka hur detta händer är nyckeln till att förstå hur solvinden accelereras.

För att mäta mängden atmosfäriskt helium och väte, NASA:s heliumresonansspridning i corona och heliosfär, eller HERSCHEL, klingande raket tog bilder av solkoronan. Leds av Naval Research Lab i Washington, D.C., HERSCHEL var ett internationellt samarbete med Osservatorio Astrofisico di Torino i Italien och Institute d'Astrophysique Spatiale i Frankrike.

HERSCHELs observationer visade att helium inte var jämnt fördelat runt koronan. Ekvatorialregionen hade nästan inget helium medan områdena på medelbreddgrader hade mest. Jämför med bilder från ESA/NASA:s Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), forskarna kunde visa överflöd på mitten av latituderna överlappar där solens magnetfältslinjer mynnar ut i solsystemet.

Detta visar att förhållandet mellan helium och väte är starkt kopplat till magnetfältet och solvindens hastighet i koronan. Ekvatorialregionerna, som hade låga heliummängder, matchade mätningar från solvinden nära jorden. Detta pekar på att solatmosfären är mer dynamisk än forskarna trodde.

Undersökningen av HERSCHEL-ljudsraketen kompletterar ett arbete som försöker förstå ursprunget till den långsamma komponenten i solvinden. HERSCHEL undersöker på distans elementsammansättningen i regionen där solvinden accelereras, som kan analyseras i takt med in situ-mätningar av det inre solsystemet, som till exempel Parker Solar Probe. Medan solens värme är tillräckligt för att driva det lättaste elementet - joniserade väteprotoner - för att undkomma solen som en överljudsvind, annan fysik måste hjälpa till att driva accelerationen av tyngre grundämnen som helium. Således, förstå elementärt överflöd i solens atmosfär, ger ytterligare information när vi försöker lära oss hela historien om hur solvinden accelereras.

I framtiden, forskare planerar att ta fler observationer för att förklara skillnaden i överflöd. Två nya instrument – ​​Metis och EUI ombord på ESA/NASA:s Solar Orbiter – kan göra liknande globala överflödsmätningar och kommer att hjälpa till att ge ny information om heliumförhållandet i koronan.