Løyste gåta bak sola sine gassfingrar

No kan forskarane forklara dei ti millionar fingrane av gass på sola. Svaret kjem frå seks astronomar frå UiO som brukte ei datasimulering som tok eitt år for å finna løysinga. 

TI MILLIONAR: På overflata til sola kvervlar det til eit kvart tidspunkt opp til ti millionar gassfingrar.

Foto: NASA/IRIS

Det er i ein vitskapleg artikkel som nyleg blei publisert i det prestisjetunge tidsskriftet Science dei seks solforskarane frå Institutt for teoretisk astrofysikk ved UiO fortel om funna dei gjorde då dei ville finna svaret på korleis dei ti millionar fingane av gass på sola er blitt til. 

– Fjør i hatten

Professor og medforfattar Mats Carlsson er svært stolt over det han og dei andre fem forskarane har fått til.

– Det er ei fjør i hatten for fagmiljøet vårt, for Science tar berre inn vitskaplege artiklar som har interesse utanfor ein mindre krins innanfor faget, fortel han.

VEKTE OPPSIKT: Astronomiprofessor og medforfattar Mats Carlsson er svært nøgd med at han og dei andre fem frå ei forskargruppe ved Institutt for teoretisk astrofysikk har fått publisert ein artikkel med banebrytande funn om gassfingrane til sola i vitskapstidsskriftet Science. Nyleg skreiv New York Times om funnet deira. (Arkivfoto: Ola Sæther)

I ei pressemelding som instituttet har sendt ut saman med den amerikanske romfartsorganisasjonen NASA, skildrar dei fingrane på sola på denne måten. Så mange som 10 millionar ulike jetstraumar av gass frå sola riv seg laus fra sola si overflate kvar einaste augneblink. Straumane riv seg fri frå overflata med  ein fart på 400 000 kilometer i timen, og kan strekkja seg ut i ei lengd på 10 000 kilometer før dei kollapsar igjen. Dette er sola sine gassfingrar. 

– Med den farten tar det fem sekund til Trondheim og ein time til månen, forklarar Mats Carlsson.

Les også: – Det er mer mellom himmel og jord

– Måtte begynna å tenkja annleis

Han peikar ut den tidlegare doktorstudenten Juan Martinez-Sykora som den som har hovudæra for dei nye funna i artikkelen.

– Det var han som kom på at dei måtte begynna å tenkja annleis for å finna svaret på dette spørsmålet. Det me visste frå før, var at berre ion fylgjer med magnetfeltet rundt sola.  Strålinga blir til ved at mange partiklar kolliderer med kvarandre. Den ytre delen blir tynnare, og ser heilt forskjellig ut, seier Mats Carlsson.

Eitt år lang datasimulering

Dei tidlegare modellane behandla grensesjiktet, som er området mellom dei nedre og øvre atmosfærelaga på sola, som ein varm gass av elektrisk ladde partiklar. Forskarane visste at noko mangla i modellane deira, sidan dei ikkje klarte å laga desse fingrane i modellane sine. Då viste det seg at nøkkelen var dei nøytrale partiklane på sola.

Forskarane var inspirerte av jordas eigen ionosfære, som er eit område i jordas øvre atmosfære der samspelet mellom nøytrale og ladde partiklar er ansvarleg for mange dynamiske prosessar, skriv Institutt for teoretisk astrofysikk og NASA i ei pressemelding. 

Forskarane visste at i grensesjiktet på sola er det relativt kjøleg, dermed er ikkje alle partiklane i gassen elektrisk ladde. Nokre av partiklane er nøytrale, og nøytrale partiklar blir ikkje tvungne til å fylgja det magnetiske feltet slik som dei ladde partiklane må.  Det viste seg at å ta med dei nøytrale partiklane i datasimuleringane ville føra til at dei måtte bruka lang kjøringstid på datamaskinene. Derfor tok det om lag eitt år å kjøra den siste modellen på NASAs superdatamaskin Pleiades i Silicon Valley i California, går det fram av pressemeldinga. 

Les også: Kan løysa temperaturgåta på sola

Fødselen til gassfingrane

Medforfattar Mats Carlsson prøver gjerne å forklara kva den nye modellen går ut på.

– Modellen starta med korleis varm, ionisert gass bevegar seg i atmosfæren til sola. Gassen inni sola kokar, og det fører til at det blir danna knutar av magnetiske feltlinjer som er vikla inn i kvarandre. Og når desse magnetfeltknutane kjem opp til overflata av sola og inn i dei nedre delane av atmosfæren, sprett feltlinjene tilbake på plass. Det er ein svær sprett, som frigir store mengder gass og energi. Det er gjennom denne prosessen gassfingrane blir fødde, fortel Mats Carlsson.

– La til nøytrale partiklar

Det er likevel forklaringa på kvifor desse komplekse magnetiske knutane sprett tilbake, som er den vanskelegaste oppgåva. Det var solfysikar Juan Martínez-Sykora, som tok doktorgraden sin ved UiO, som klarte å tenkja utanfor boksen, og som fann svaret på problemet. Han er no tilsett som forskar ved Lockheed-Martin Solar and Astrophysics Laboratory og Bay Area Environmental Research Institute i USA.  

– Vanlegvis er magnetfelta sterkt kopla til dei ladde partiklane, forklarer han. 

– Då me berre inkluderte dei ladde partiklane i modellen, blei magnetfelta fastlåste. Me klarte ikkje å få dei til å stiga opp over sola si overflate. Då me la til dei nøytrale partiklane, kunne magnetfeltet bevega seg friare, fortel Martínez-Sykora i ei pressemelding frå NASA og Institutt for teoretisk astrofysikk, UiO. 

Resultatet blei at dei nøytrale partiklane gav den oppdrifta magnetknutane trong for å koma seg gjennom den kokande gassen og opp i sola sin atmosfære. Med den nye modellen passar simuleringane endeleg med observasjonane. Gassfingrane blomstra opp naturleg og ofte – også i modellen, står det i pressemeldinga.

Heile forskargruppa knytt til astrofysikk

Dette er ikkje første gong Institutt for teoretisk astrofysikk har fått publisert vitskaplege artiklar i Science.

– Men det er første gong at alle dei seks forfattarane har tilknyting til instituttet. I 2014 var me medforfattarar på fem artiklar i Science. Men den gongen samarbeidde me med opp til 15-20 forskarar frå andre forskingsinstitusjonar om å skriva artiklane. Den siste vitskaplege artikkelen er derimot eit fullstendig produkt frå ei forskargruppe knytt til Institutt for teoretisk astrofysikk, understrekar professor Mats Carlsson.

Les også: Tar livet av solteori

Observasjonane av gassfingrane på sola er blitt gjorde ved å samkjøra det svenske solteleskopet (SST) på La Palma og NASA-satellitten IRIS. Begge ser på det same området på sola. Og funna i artikkelen har allereie vekt oppsikt internasjonalt.

– Eg blei intervjua av New York Times sist fredag, og saka blei då publisert under «Breaking News», fortel Mats Carlsson til Uniforum.

Dei seks solforskarane knytte til Institutt for teoretisk astrofysikk som står bak Science-artikkelen: "On the generation of solar spicules on Alfvénic waves" er:  

Juan Martínez-Sykora (førsteforfattar), Bart De Pontieu, Viggo Hansteen, Luc Rouppe van der Voort, Mats Carlsson og Tiago Pereira.

NASA forklarar funnet i ein video på YouTube:

Les også meir på Institutt for teoretisk astrofysikk

Emneord: Astronomi, Realfag, Naturfag Av Martin Toft
Publisert 28. juni 2017 14:44 - Sist endra 28. juni 2017 15:39
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikkje UiO- eller Feide-brukar?
Opprett ein WebID-brukar for å kommentere