Lavinaszerű mágneses összeomlás a Nap felszínén
A Solar Orbiter 2024. szeptember 30-án, a Naptól mindössze pár millió kilométerre haladva rögzítette a legnagyobb részletességű napkitöréssorozat egyikét. A folyamat úgy bontakozott ki, akárcsak egy hógolyó zuhanásából kialakuló hegylavina: kezdetben apró, szinte észrevehetetlen mágneses zavarok jelentek meg a Nap külső légkörében, a koronában. Ezek villámgyorsan szaporodni kezdtek. A kutatók rájöttek, hogy a látszólag ártalmatlan kezdeti zavarok sorozatban erősödő mágneses újrakapcsolódási (reconnection) robbanásokat okoznak, amelyek felforrósítják a plazmát, elektromosan töltött részecskéket gyorsítanak szédületes sebességre, és végül beindítják a teljes napkitörést.
Nem elhanyagolható tényező, hogy ezek a jelenségek földi geomágneses viharokat, sőt kommunikációs zavarokat is előidézhetnek. A kutatók hosszú ideje próbálják megfejteni ennek a felszabaduló, hatalmas energiamennyiségnek a pontos forrását. A Solar Orbiter most összesen négy tudományos műszer – köztük az ultragyors EUI (Extreme Ultraviolet Imager) – együttes méréseit használva rekonstruálta, hogyan kapcsolódnak össze a kisebb események egyetlen, mindent elsöprő kitöréssé.
Pillanatfelvétel egy robbanás születéséről
Az EUI néhány száz kilométeres részletességgel, két másodpercenként készített képeket a Nap koronájáról. Ezzel párhuzamosan a PHI, SPICE és STIX műszerek minden réteget vizsgáltak a parázsló felszíntől a külső légkörig. Ezt a rendszerint csak percekig tartó folyamatot most közel 40 percig követhették, ami valódi ritkaságnak számít a műszaki és adatátviteli korlátok miatt.
A vihar középpontjában kezdetben egy sötét, boltív alakú filamentum jelent meg, amely villámgyorsan fényesedni kezdett. A műszerek azt is kimutatták, hogy szinte minden képkockán új mágneses szálak tűntek fel, mindössze néhány másodperc alatt. Ezek először szorosan összetekert kötélhez hasonlítottak, ám ahogy egyre-másra alakultak ki, a régió egyre instabilabb lett.
A történések mögött komoly erők munkáltak: az egymásra felgyülemlő mágneses szerkezetek egyszer csak elszakadtak, és szédületes, egymást követő mágneses újrakapcsolódási (reconnection) robbanások kezdtek terjedni. Egy ilyen robbanás során hirtelen fényes lobbanások szaladtak végig a teljes filamentumon, majd az elvált és vadul kitörő plazmafelhő végigszántott a Nap légkörén.
Plazmacseppek zivatarja és fényes energialánc
A SPICE és STIX műszerek kombinált adatai minden eddiginél pontosabban mérték fel, hová kerül az energia az újrakapcsolódási események során. Nagyenergiájú röntgensugarak és UV-érzékelők azt mutatták ki, hogy a felgyorsult részecskék akár a fénysebesség 50 százalékára, azaz 540 millió km/h tempóra is felpörögnek. Ezek a részecskék az űrbe is kijuthatnak, veszélyeztetve a műholdakat, az űrhajósokat és a földi technológiákat.
A kifakó filamentum nyomán forró plazmacseppek egész sora, mint sűrű esőcseppek, záporoztak végig a napkoronán. Mindezt most sikerült először ilyen időbeli és térbeli részletességgel megfigyelni, ahol a röntgensugárzás és UV-erősödés alapján követhető volt az energialánc minden egyes állomása.
A lassú lehűlés és a háromdimenziós pillanatkép
A kitörés csúcsa után az EUI képein az egykori mágneses szerkezet lassan visszaalakul, és nagyjából lecsillapodik. Eközben a többi műszer azt méri, hogy a forró plazma fokozatosan hűlni kezd, a részecskék kibocsátása visszaesik az átlagos szintre. A PHI műszer a Nap felszínének változásait is rögzítette, így az egész esemény valódi háromdimenziós képpé állt össze.
Következésképpen a kutatók úgy látják, hogy maga a nagy kitörés nem egy szimpla, önálló robbanás, hanem rengeteg, egymással kapcsolatban álló, kis újrakapcsolódási (reconnection) esemény lavinaszerű láncolatából jön létre. Ez a felismerés alapjaiban rengeti meg a korábbi elméleteket a napkitörések eredetéről.
Új korszak a Nap mágneses robbanásainak kutatásában
A Solar Orbiter eredményei átírják, amit eddig tudtunk a napkitörésekről. Kiderült, hogy a lavinaszerű újrakapcsolódási (reconnection) folyamat és a hozzá kapcsolódó energialánc minden eddiginél lényegesebb szerepet játszik az ilyen események létrejöttében. Az is kérdéses, vajon minden napkitörés – vagy akár más csillagok kitörései – hasonló mechanizmussal pattannak-e ki.
A történések mögött komoly erők munkáltak: az űrszonda pillanatról pillanatra követhette végig, ahogyan apró események sorozata végül gigantikus energiakitöréssé állt össze. Ez a felfedezés új lendületet ad a jövő napfizikai kutatásainak, és hozzájárulhat térben és időben is még pontosabb előrejelzésekhez, valamint a Föld védelméhez az űridőjárás szélsőségei ellen.
