Zagadka korony słonecznej rozwikłana? Przełomowe badania z polskim wkładem

Właściwości temperaturowe korony słonecznej, najbardziej oddalonej od jądra Słońca powłoki jego atmosfery, niezmiennie fascynują naukowców. Pomimo swojego skrajnego ulokowania względem fotosfery i chromosfery, korona słoneczna pozostaje znacznie bardziej rozgrzana niż obie niżej położone warstwy. Temperatura plazmy w jej obrębie może osiągać niemal 3 miliony Kelwinów (K), podczas gdy znajdująca się kilka tys. km bliżej Słońca fotosfera rozgrzewa się do „zaledwie” 5,8 tys. K. Naturalny spadek temperatury wraz ze wzrostem odległości od gorejącego jądra Słońca (15 mln K) postępuje jedynie do wysokości 100 km powyżej fotosfery, osiągając tam około 4,3 tys. K. Na wyższych pułapach następuje niespodziewane odwrócenie tendencji, objawiające się w chromosferze konsekwentnym wzrostem temperatury, która u szczytu centralnej powłoki atmosferycznej osiąga wartości liczone w milionach Kelwinów.

Przyczyny występowania tego zjawiska pozostawały jak dotąd nierozpoznane, pomimo podejmowanych przez lata licznych prób ich eksperymentalnego wykrycia. W ostatnim czasie jednak międzynarodowy zespół naukowców z udziałem dwóch polskich astrofizyków – prof. Krzysztofa Murawskiego i mgr inż. Dariusza Wójcika z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie – zadeklarował, że znalazł potwierdzone wyjaśnienie całego fenomenu. Ekipa pracowników naukowych z Wielkiej Brytanii, Indii, Polski i Włoch stwierdziła, że czynnikiem drastycznie podwyższającym temperaturę korony słonecznej są tzw. fale Alfvéna, będące typem zaburzenia magnetohydrodynamicznego w zjonizowanym gazie. Jest to rodzaj fali poprzecznej, propagującej się wzdłuż linii pola magnetycznego bez zmian ciśnienia ośrodka. Siłą wymuszającą jest oddziaływanie ładunków materii z polem magnetycznym. Fale te po raz pierwszy zdefiniowano w 1942 roku w ramach prac, których autorem był szwedzki uczony Hannes Alfvén, laureat Nagrody Nobla.

Czytaj też: Toruńscy fizycy na tropie ciemnej materii. "Projekt na globalną skalę"

Potwierdzeniem występowania fal Alfvéna na Słońcu stały się dane obserwacyjne pozyskane z użyciem tzw. Szwedzkiego Teleskopu Solarnego (SST), znajdującego się w ośrodku astronomicznym Roque de los Muchachos na kanaryjskiej wyspie La Palma. W ramach swojego projektu międzynarodowy zespół badaczy z udziałem Polaków wykonał następnie zaawansowane symulacje numeryczne, które wykazały zdolność fal Alfvéna do transmitowania energii w górne partie atmosfery słonecznej. Rezultaty przeprowadzonych obserwacji i pomiarów opublikowano ostatecznie w prestiżowym czasopiśmie "Nature".

Jak podsumowują sami autorzy badań, dokonane przez nich odkrycie można traktować jako przełom w poszukiwaniu rozwiązania zagadki temperatury korony słonecznej. Wyniki pracy zespołu odczytywane są również jako pionierski wkład w badania procesów fluktuacji energii i jej dystrybucji w obrębie bezpośredniego otoczenia gwiazdy. Otrzymane dotąd rezultaty nie kończą zaangażowania naukowców z UMCS w przedmiotowym projekcie. Planowane są już dalsze prace, których celem ma być odkrycie mechanizmu przemiany energii fal Alfvéna w energię termiczną korony słonecznej.

Czytaj również: Polscy naukowcy zaangażowani w prace nad syntezą termojądrową