För första gången i världen, forskare har utforskat magnetfältet i den övre solatmosfären genom att observera polariseringen av ultraviolett ljus från solen. De åstadkom detta genom att analysera data som tagits av CLASP-sonande raketexperimentet under dess 5-minutersflygning i rymden den 3 september, 2015. Data visar att strukturerna i solkromosfären och övergångsregionen är mer komplicerade än väntat. Nu när ultraviolett spektropolarimetri, metoden som används i CLASP-projektet, har visat sig fungera, den kan användas i framtida undersökningar av magnetfälten i den övre kromosfären och övergångsregionen för att bättre förstå aktiviteten i solatmosfären.

Genom att analysera egenskaperna hos ljus från solen, astronomer kan avgöra hur det har emitterats och spridits i solatmosfären, och därmed bestämma förhållandena i solatmosfären. Eftersom magnetfält anses spela en viktig roll i olika typer av solaktivitet, många exakta mätningar har gjorts av magnetfälten på solytan ("fotosfär"), men inte så många observationer har mätt magnetfälten i solatmosfären ovanför ytan. Medan synligt ljus sänds ut från fotosfären, ultraviolett (UV) ljus sänds ut och sprids i de delar av solatmosfären som kallas kromosfären och övergångsregionen. CLASP är ett projekt för att undersöka magnetfälten i den övre kromosfären och övergångsregionen, med användning av väte Lyman-α-linjen i UV.

Det internationella laget använde data från CLASP-spektropolarimetern, ett instrument som ger detaljerad information om våglängd (färg) och polarisation (orientering av ljusvågorna) för ljus som passerar genom en tunn slits. Den vänstra sidan av figur 1 visar positionen för spektropolarimeterslitsen på en bakgrundsbild tagen av spaltkäftkameran ombord på CLASP; diagrammen på höger sida visar våglängds- och polarisationsdata.

Forskarna upptäckte att väte-Lyman-α-linjen från solen faktiskt är polariserad. Vissa av polarisationsegenskaperna matchar de som förutsägs av de teoretiska spridningsmodellerna. Dock, andra är oväntade, vilket indikerar att strukturerna i den övre kromosfären och övergångsregionen är mer komplicerade än förväntat. Särskilt, teamet upptäckte att polariseringen varierade på en rumslig skala av 10 - 20 bågar (en hundradel - en femtiondel av solradien).

Förutom spridningsprocessen, magnetiska fält kan också påverka polarisationen. För att undersöka om den uppmätta polarisationen påverkades av magnetfältet, teamet observerade 3 olika våglängdsområden:kärnan i väte Lyman-α-linjen (121.567 nm), vars polarisering påverkas av även ett svagt magnetfält; en joniserad kiselemissionslinje (120,65 nm) vars polarisation endast påverkas av ett relativt starkt magnetfält; och vingen av väte Lyman-α spektrallinjen, som inte är känslig för magnetiskt inducerade polarisationsförändringar. Teamet analyserade dessa 3 polarisationer ovanför 4 regioner på solytan med olika magnetiska flöden (region A, B, C, och D i figur 1). Resultaten plottade i figur 2 visade att de stora avvikelserna från den förväntade spridningspolarisationen i Lyman-α-kärnan och kisellinjen faktiskt beror på magnetfälten, eftersom Lyman-α-vingpolariseringen förblir nästan konstant.

Dessa epokgörande resultat är de första som direkt visar att magnetfält existerar i övergångsområdet. De visar också att ultraviolett spektropolarimetri är effektiv för att studera solens magnetiska fält. Dessutom, dessa resultat har visat att raketexperiment som CLASP kan spela en viktig roll i banbrytande ny teknik, även om de är småskaliga och kortsiktiga jämfört med satelliter.

Dr Ryoko Ishikawa, projektforskare för det japanska CLASP-teamet, beskriver betydelsen av resultaten, "Den framgångsrika observationen av polarisation som indikerar magnetiska fält i den övre kromosfären och övergångsregionen betyder att ultraviolett spektropolarimetri har öppnat ett nytt fönster för sådana solmagnetiska fält, så att vi kan se nya aspekter av solen."

Dessa resultat visas som "Discovery of Scattering Polarization in the Hydrogen Lyα Line of the Solar Disk Radiation" av R. Kano, et. al. i Astrophysical Journal Letters i april 2017 och "Indikation av Hanle-effekten genom att jämföra spridningspolarisationen observerad av CLASP i Lyman-α och Si III 120,65 nm-linjerna" av R. Ishikawa, et. al. i The Astrophysical Journal i maj 2017.