Obwohl das Dunn-Solarteleskop in Sunspot, New Mexico, weit über 40 Jahre alt ist, wird es keinen vorzeitigen Ruhestand geben. FIRS bietet mithilfe eines einzigartigen zweiarmigen Spektrographen eine gleichzeitige spektrale Abdeckung bei sichtbaren und infraroten Wellenlängen. Durch den Einsatz adaptiver Optiken zur Überwindung der atmosphärischen „Sehbedingungen“ übernahm das Team sieben aktive Regionen auf der Sonne - eine im Jahr 2001 und sechs im Dezember 2010 bis Dezember 2011 -, als Sunspot Cycle 23 verblasste. Die vollständige Sonnenfleckprobe enthält 56 Beobachtungen von 23 verschiedenen aktiven Regionen… und zeigte, dass Wasserstoff als eine Art Energiedissipationsgerät fungieren kann, das der Sonne hilft, ihre Flecken magnetisch in den Griff zu bekommen.
"Wir glauben, dass molekularer Wasserstoff eine wichtige Rolle bei der Bildung und Entwicklung von Sonnenflecken spielt", sagte Dr. Sarah Jaeggli, Absolventin der Universität von Hawaii in Manoa, deren Doktorarbeit ein Schlüsselelement der neuen Erkenntnisse war. Sie führte die Forschung mit Dr. Haosheng Lin, ebenfalls von der Universität von Hawaii in Manoa, und Han Uitenbroek vom National Solar Observatory in Sunspot, NM. Jaeggli ist jetzt Postdoktorand in der Solargruppe der Montana State University. Ihre Arbeit wird in der Ausgabe vom 1. Februar 2012 von veröffentlicht Das astrophysikalische Journal.
Sie müssen kein Sonnenphysiker sein, um den 11-Jahres-Zyklus der Sonne zu kennen oder um zu verstehen, wie Sonnenflecken kühlere Bereiche mit starkem Magnetismus sind. Ob Sie es glauben oder nicht, selbst die Fachleute sind sich nicht ganz sicher, wie alle Mechanismen funktionieren. Insbesondere diejenigen, die Sonnenflecken bilden und Bereiche verursachen, die normale konvektive Bewegungen verzögern. Von den Dingen, die wir gelernt haben, korreliert die Innentemperatur des Spots mit seiner Magnetfeldstärke - mit einem starken Anstieg, wenn die Temperatur abkühlt. "Dieses Ergebnis ist rätselhaft", schrieben Jaeggli und ihre Kollegen. Dies impliziert einen unentdeckten Mechanismus innerhalb des Spots.
Eine Theorie besagt, dass Wasserstoffatome, die sich zu Wasserstoffmolekülen verbinden, verantwortlich sein könnten. Bei unserer Sonne besteht der größte Teil des Wasserstoffs aus ionisierten Atomen, da die durchschnittliche Oberflächentemperatur auf 5780 K (9944 ° F) geschätzt wird. Da Sol jedoch als „cooler Stern“ gilt, haben Forscher Hinweise auf Moleküle mit schweren Elementen im Sonnenspektrum gefunden - einschließlich überraschender Wasserdämpfe. Diese Art von Befunden könnte beweisen, dass die Umbralregionen die Kombination von Wasserstoffmolekülen in den Oberflächenschichten ermöglichen könnten - eine Vorhersage von 5%, die vom verstorbenen Professor Per E. Maltby und Kollegen an der Universität Oslo gemacht wurde. Diese Art der Verschiebung kann zu drastischen dynamischen Änderungen des Gasdrucks führen.
"Die Bildung eines großen Anteils von Molekülen kann wichtige Auswirkungen auf die thermodynamischen Eigenschaften der Sonnenatmosphäre und die Physik von Sonnenflecken haben", schrieb Jaeggli.
Da direkte Messungen außerhalb unserer derzeitigen Möglichkeiten lagen, maß das Team einen Proxy - das Hydroxylradikal aus jeweils einem Atom Wasserstoff und Sauerstoff (OH). Laut dem National Solar Observatory dissoziiert OH bei einer etwas niedrigeren Temperatur als H2 (bricht in Atome ein), was bedeutet, dass sich H2 auch in Regionen bilden kann, in denen OH vorhanden ist. Zufällig ist eine der Infrarot-Spektrallinien 1565,2 nm, fast die gleiche wie die 1565-nm-Eisenlinie, die zur Messung des Magnetismus an einem Punkt verwendet wird, und eine der Linien, die FIRS beobachten soll. “
Durch die Kombination von alten und neuen Daten maß das Team Magnetfelder über Sonnenflecken und die OH-Intensität innerhalb von Spots und beurteilte die H2-Konzentrationen. "Wir haben Beweise dafür gefunden, dass sich in Sonnenflecken signifikante Mengen an Wasserstoffmolekülen bilden, die in der Lage sind, Magnetfelder aufrechtzuerhalten, die stärker als 2.500 Gauß sind", kommentierte Jaeggli. Sie sagte auch, dass seine Anwesenheit zu einer vorübergehenden "außer Kontrolle geratenen" Verstärkung des Magnetfelds führt.
Was die Anatomie eines Sonnenflecks betrifft, so kocht der magnetische Fluss aus dem Inneren der Sonne auf und verlangsamt die Oberflächenkonvektion - was wiederum kühleres Gas stoppt, das seine Wärme in den Weltraum abgestrahlt hat. Von dort wird molekularer Wasserstoff erzeugt, der das Volumen verringert. Da es transparenter als sein atomares Gegenstück ist, wird seine Energie auch in den Weltraum abgestrahlt, sodass das Gas noch stärker abkühlen kann. Zu diesem Zeitpunkt komprimiert das durch das Flussmittel ausgelöste heiße Gas den kühleren Bereich und verstärkt das Magnetfeld. „Irgendwann gleicht es sich aus, teilweise durch Energie, die vom umgebenden Gas abgestrahlt wird. Andernfalls würde der Fleck ohne Grenzen wachsen. Wenn das Magnetfeld schwächer wird, erwärmen sich die H2- und OH-Moleküle und dissoziieren zurück zu Atomen, wodurch die verbleibenden kühlen Bereiche komprimiert werden und der Fleck nicht zusammenbricht. “
Derzeit räumt das Team ein, dass zusätzliche Computermodelle erforderlich sind, um ihre Beobachtungen zu validieren, und dass die meisten aktiven Regionen bisher milde waren. Sie hoffen, dass Sunspot Cycle 24 ihnen mehr Treibstoff gibt, um „cool“ zu sein…
Quelle der Originalgeschichte: Pressemitteilung des National Solar Observatory.
