A Naprendszer egyik legnagyobb rejtélye

A napkorona viselkedése ellentmond a józan észnek és a mindennapi fizikai tapasztalatainknak. Ha távolodunk egy hőforrástól – például egy tábortűztől –, a levegőnek hűlnie kellene, nem pedig forrósodnia. A Nap esetében azonban ez a logikai szabály felborul. Ahogy elhagyjuk a csillag magját, ahol a hőtermelő magfúzió zajlik (itt 15 millió Celsius-fok van), a hőmérséklet a felszín felé haladva folyamatosan csökken. Ám amint átlépjük a felszínt és belépünk a légkörbe, a hőmérséklet hirtelen, ugrásszerűen emelkedni kezd, és a napkorona tartományaiban már elképzelhetetlen forróság uralkodik.

De honnan származik ez a rejtélyes többletenergia, amely a napkorona extrém hevülését okozza?

A napkorona melegítői: hullámok és robbanások

A tudósok jelenleg két fő mechanizmust vizsgálnak, amelyek magyarázatot adhatnak a jelenségre. Mindkettő a Nap rendkívül erős és bonyolult mágneses mezejére vezethető vissza - írja a BBC Science Focus alapján az origo.hu.

Az egyik elmélet szerint a megoldás az úgynevezett Alfvén-hullámokban rejlik. Ezek olyan mágneses hullámok, amelyek a Nap felszínéről indulva energiát szállítanak felfelé a légkörbe.

Tim Horbury, a londoni Imperial College professzora ezt a tengerparti hullámveréshez hasonlítja: a hullámok energiát visznek magukkal, majd a napkorona ritka gázában „megtörnek”, és leadják energiájukat, ezzel hevítve a plazmát (az ionizált gázt).

A Hawaii-szigeteken található Daniel K. Inouye Naptávcső (DKIST) legújabb mérései meg is erősítették, hogy léteznek ilyen csavarodó hullámok, ám azt még nem tudjuk biztosan, hogy ezek önmagukban elegendőek-e a teljes fűtéshez.

A másik lehetséges magyarázat a mágneses átcsatolódás (angolul: magnetic reconnection). Képzeljük el a Nap mágneses erővonalait úgy, mint megfeszített gumiszalagokat. Amikor ezek az erővonalak összegabalyodnak, majd hirtelen elszakadnak és új alakzatba rendeződnek, hatalmas energia szabadul fel.

Ez a folyamat hajtja a gigantikus napkitöréseket is, de a kutatók felfedezték, hogy ez kicsiben is folyamatosan zajlik.

Az Európai Űrügynökség (ESA) Solar Orbiter szondája számtalan apró, „tábortűznek” elnevezett minikitörést örökített meg a felszínen. Ezek a folyamatosan pattanó kis mágneses szikrák szüntelenül pumpálhatják az energiát a napkorona anyagába.

A Parker Solar Probe és a Solar Orbiter szerepe

Hogy pontot tegyenek a vita végére, a tudósoknak közvetlen bizonyítékokra van szükségük. Ebben segít két úttörő űreszköz:

• a NASA Parker Solar Probe
• és az ESA Solar Orbiter szondája.

Ezek a műholdak minden eddiginél közelebb merészkednek a csillagunkhoz.

A küldetés nem veszélytelen: bár a napkorona plazmája ritka (így a hőátadás nem olyan közvetlen, mintha forró vízbe nyúlnánk), a sugárzás és a hőterhelés így is brutális. A szondákat speciális hőpajzsok védik; a Parker Solar Probe szén-kompozit pajzsának például közel 1400 Celsius-fokos hőmérsékletet kell kibírnia, miközben a műszerek az árnyékban dolgoznak.

Miért fontos ez nekünk, földieknek?

A rejtély megoldása nemcsak elméleti jelentőséggel bír. A napkorona állapota közvetlen hatással van az űridőjárásra. Innen indul ki a napszél, és itt keletkeznek azok a koronakidobódások is, amelyek a Földet elérve geomágneses viharokat okozhatnak.

Ezek a viharok veszélyeztethetik a műholdakat, a GPS-rendszereket, az elektromos hálózatokat, és kockázatot jelentenek az űrhajósokra is.

A legfrissebb adatok arra utalnak, hogy a megoldás valószínűleg a két elmélet kombinációja: a hullámok és a mágneses átcsatolódások közösen felelősek a fűtésért.

Bár a fizikai folyamatok legapróbb, méteres skálán zajló részleteit még a legmodernebb műszerekkel sem látjuk, a forrásokat sikerült azonosítani.