För första gången, torsionella Alfvén-vågor har direkt observerats i solkoronan av ett team av forskare från universitetet i Oslo och universitetet i Warwick. Upptäckten belyser uppkomsten av magnetiska vågor och deras roll i uppvärmningen av solens korona.

Precis som en damm med vatten, solatmosfären, fylld med magnetiserad plasma, kan stödja en mängd olika vågor. Rent magnetiska vågor, även känd som Alfvén-vågor, förutspåddes 1942 av den svenske plasmafysikern Hannes Alfvén, som senare fick Nobelpriset 1970.

Alfvén-vågor tros spela en viktig roll i uppvärmningen av solens yttre atmosfär, koronan. Koronan når temperaturer på miljontals grader. Dock, solens synliga yta är mycket svalare, vid temperaturer på endast 6000 grader. Sunt förnuft föreslår att temperaturen bör minska ju längre bort vi är från ett varmt föremål. Detta, dock, gäller inte i solatmosfären. Tack vare deras egenskaper, Alfvén-vågor kan transportera energi effektivt från den lägre solatmosfären hela vägen in i koronan. I strukturer på solen, de manifesterar sig som en vridningsrörelse av magnetfältet i alternerande riktningar – detta liknar rörelsen hos en roterande pendel i en jubileumsklocka. Dom är, dock, notoriskt svåra att upptäcka, eftersom de bara kan ses i solspektra i emissionen som kommer från atomer i solatmosfären. Våglängden på emissionen störs av vågorna som en siren som ändrar sin tonhöjd när den passerar observatören. Ända tills nu, det var oklart om vridande Alfvén-vågor fanns i solkoronan, eller hur de skapades.

Solens magnetfält vrids och flätas kontinuerligt av de dynamiska rörelserna i de nedersta lagren av solatmosfär. Om en sådan vriden struktur destabiliseras, det kan bryta ut och återansluta till det omgivande magnetfältet genom en process som kallas magnetisk återkoppling. Teamet av forskare ledda av Dr. Petra Kohutova från Universitetet i Oslo (Norge) har lyckats observera en sådan händelse som inträffar vid den östra soldelen i detalj. Under utbrottet, energi som byggdes upp i magnetfältet släpptes ut i koronan, överskrider magnetfältets jämvikt och utlöser en storskalig torsionsvåg Alfvén.

För att analysera händelsen, forskarna kombinerade data från två NASA:s rymdbaserade observatorier:Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) och Solar Dynamic Observatory (SDO). De kunde återställa information om solplasmans rörelse under utbrottet från solspektra och koppla den till dynamiken som ses i bilddata. Genom att kombinera både avbildnings- och spektralsignaturer har de fått ett tydligt bevis för genereringen av en vridningsvåg som förde den magnetiska energin bort från återanslutningsplatsen in i koronan.

"Förutom att ha för första gången direkt observerat torsionella Alfvén-vågor i solkoronan, vi har också visat att magnetisk återkoppling kan leda till generering av sådana vågor, " säger Dr Kohutova.

Eftersom den nedre solatmosfären är fylld med småskaliga vridna magnetiska strukturer, en sådan våggenereringsmekanism är sannolikt mycket vanlig.

"Detta är en viktig upptäckt, eftersom vi kan dra slutsatsen att de allestädes närvarande återkopplingshändelser som inträffar i solatmosfären kan excitera Alfvén-vågor på global skala, " fortsätter Dr. Kohutova.

En stor rumslig och spektral upplösning är dock nödvändig för att teleskopen ska kunna upptäcka sådana händelser. Det 4 meter långa Daniel K. Inouye solteleskopet, det största solteleskopet i världen, nyligen byggd på Hawaii, kan förse astronomerna med de bitar som saknas i det koronala uppvärmningspusslet.