Οι εικόνες υψηλότερης ανάλυσης μιας ηλιακής φλόγας που καταγράφηκαν στο μήκος κύματος H-άλφα (656,28 nm) μπορεί να αναμορφώσουν τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε τη μαγνητική αρχιτεκτονική του ήλιου-και βελτιώνουν την πρόγνωση του καιρού του χώρου. Χρησιμοποιώντας το αμερικανικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF) Daniel K. Inouye Solar Telescope, που χτίστηκε και λειτουργούσε από το Εθνικό Ηλιακό Παρατηρητήριο του NSF (NSO), οι αστρονόμοι κατέλαβαν σκούρα στεφάνους στεφανιαίας βρόχου με πρωτοφανή σαφήνεια κατά τη διάρκεια της φάσης αποσύνθεσης μιας φωτός X1.3-Class στις 8 Αυγούστου 2024, στις 20:12 UT. Οι βρόχοι ήταν κατά μέσο όρο 48,2 χιλιόμετρα σε πλάτος – ίσως τόσο λεπτό όσο 21 χλμ. Αυτό σηματοδοτεί μια πιθανή ανακάλυψη στην επίλυση της θεμελιώδους κλίμακας των ηλιακών στεφανιαίων βρόχων και την ώθηση των ορίων της μοντελοποίησης φλεγμονής σε μια εντελώς νέα σφαίρα.
Οι στεφόμενοι βρόχοι είναι καμάρες πλάσματος που ακολουθούν τις γραμμές μαγνητικού πεδίου του ήλιου, που συχνά προηγούνται των ηλιακών φωτοβολίδων που προκαλούν ξαφνικές απελευθερώσεις ενέργειας που σχετίζονται με μερικές από αυτές τις γραμμές μαγνητικού πεδίου που στρέφονται και χτυπούν. Αυτή η έκρηξη ενέργειας καυσίμων ηλιακών καταιγίδων που μπορούν να επηρεάσουν την κρίσιμη υποδομή της Γης. Οι αστρονόμοι στο Inouye παρατηρούν το ηλιακό φως στο μήκος κύματος H-άλφα (656,28 nm) για να δουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά του ήλιου, αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες που δεν είναι ορατές σε άλλους τύπους ηλιακών παρατηρήσεων.
“Αυτή είναι η πρώτη φορά που το Inouye Solar Telescope έχει παρατηρήσει ποτέ μια φωτοβολίδα X-Class”, λέει ο Cole Tamburri, ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που υποστηρίζεται από το Πρόγραμμα Ambassador Inouye Solar Telescope ενώ ολοκληρώνει το Ph.D. στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder (CU). Το πρόγραμμα χρηματοδοτείται από το NSF και έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίζει το Ph.D. Οι σπουδαστές καθώς δημιουργούν μια καλά καθορισμένη ομάδα επιστημόνων πρώιμης σταδιοδρομίας στα πανεπιστήμια των ΗΠΑ, οι οποίοι θα φέρουν την εμπειρία τους στη μείωση και την ανάλυση των δεδομένων Inouye στην ευρύτερη ηλιακή κοινότητα. “Αυτές οι φωτοβολίδες είναι από τα πιο ενεργητικά γεγονότα που παράγει το αστέρι μας και ήμασταν τυχεροί να το πιάσουμε κάτω από τέλειες συνθήκες παρατήρησης”.
Η ομάδα-η οποία περιλαμβάνει επιστήμονες από το NSO, το εργαστήριο για την ατμοσφαιρική και τη διαστημική φυσική (LASP), το συνεταιριστικό Ινστιτούτο Έρευνας για τις Περιβαλλοντικές Επιστήμες (κύκλοι) και το Cu-επικεντρώθηκε στους βρόχους μαγνητικού πεδίου Razor-λεπτό (εκατοντάδες από αυτούς) που υφαίνονται πάνω από τις κορδέλες φλεγμονής. Κατά μέσο όρο, οι βρόχοι μέτρησαν περίπου 48 χλμ., Αλλά μερικοί ήταν ακριβώς στο όριο ψήφισης του τηλεσκοπίου. “Πριν από την Inouye, θα μπορούσαμε μόνο να φανταστούμε τι έμοιαζε αυτή η κλίμακα”, εξηγεί ο Tamburri. “Τώρα μπορούμε να το δούμε απευθείας. Αυτοί είναι οι μικρότεροι στεφανιαίες βρόχοι που απεικονίζονται ποτέ στον ήλιο.”
Το ορατό όργανο Imager (VBI) του Inouye, που συντονίζεται στο φίλτρο H-Alpha, μπορεί να επιλύσει χαρακτηριστικά μέχρι ~ 24 χλμ. Αυτό είναι πάνω από δυόμισι φορές πιο έντονο από το επόμενο καλύτερο ηλιακό τηλεσκόπιο, και αυτό είναι αυτό το άλμα στην ανάλυση που κατέστησε αυτή την ανακάλυψη δυνατή. “Η γνώση ενός τηλεσκοπίου μπορεί θεωρητικά να κάνει κάτι είναι ένα πράγμα”, σημειώνει η Maria Kazachenko, συν-συγγραφέας στη μελέτη και ο επιστήμονας του NSO. “Στην πραγματικότητα βλέποντας το να εκτελεί σε αυτό το όριο είναι συναρπαστικό.”
Ενώ το αρχικό ερευνητικό σχέδιο περιελάμβανε τη μελέτη της δυναμικής της φασματικής γραμμής χρωμόσφαιρας με το ορατό φασματοπολομετρικό όργανο του Inouye, τα δεδομένα VBI αποκάλυψαν κάτι απροσδόκητους θησαυρούς-εξαιρετικά λεπτές στεφανιαίες δομές που μπορούν να ενημερώσουν άμεσα τα μοντέλα φλεγμονής με πολύπλοκα κώδικες ραδιενδροσδμικών κωδικών. “Πήγαμε να ψάχνουμε για ένα πράγμα και να σκοντάψαμε κάτι ακόμα πιο ενδιαφέρον”, παραδέχεται ο Kazachenko.
Οι θεωρίες έχουν προτείνει από καιρό στεφανιαία βρόχους θα μπορούσαν να είναι οπουδήποτε από 10 έως 100 χλμ. Σε πλάτος, αλλά η επιβεβαίωση αυτού του εύρους παρατηρητικά ήταν αδύνατο – μέχρι τώρα. “Τελικά κοιτάμε στις χωρικές κλίμακες που έχουμε κερδοσκοπούμε για χρόνια”, λέει ο Tamburri. “Αυτό ανοίγει την πόρτα για να μελετήσει όχι μόνο το μέγεθός τους, αλλά και τα σχήματα τους, την εξέλιξή τους και ακόμη και τις κλίμακες όπου εμφανίζεται η μαγνητική επανασύνδεση – ο κινητήρας πίσω από τις φωτοβολίδες”.
Ίσως η πιο έντονη είναι η ιδέα ότι αυτοί οι βρόχοι μπορεί να είναι στοιχειώδεις δομές – τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της αρχιτεκτονικής φλεγμονής. “Αν συμβαίνει αυτό, δεν επιλύουμε μόνο δέσμες βρόχων, επιλύουμε μεμονωμένους βρόχους για πρώτη φορά”, προσθέτει ο Tamburri. “Είναι σαν να πηγαίνεις από το να βλέπεις ένα δάσος να βλέπεις ξαφνικά κάθε δέντρο.”
Οι ίδιες οι εικόνες είναι εκπληκτική: σκοτεινά, νήματα που μοιάζουν με βρόχους που εκτοξεύονται σε μια λαμπερή arcade, φωτεινές φλεγμονώδεις κορδέλες χαραγμένες σε σχεδόν απίστευτα απότομη ανακούφιση-ένα συμπαγές τριγωνικό κοντά στο κέντρο και ένα σαρωτικό τόξο σε όλη την κορυφή. Ακόμη και ένας περιστασιακός θεατής, προτείνει ο Tamburri, θα αναγνώριζε αμέσως την πολυπλοκότητα. “Είναι μια στιγμή ορόσημο στην ηλιακή επιστήμη”, καταλήγει. “Τελικά βλέπουμε τον ήλιο στις κλίμακες που λειτουργεί.” Κάτι που έγινε δυνατή μόνο από το NSF Daniel K. Inouye Solar Telescope’s Solar’s Telescope’s Portendendents.
Το έγγραφο που περιγράφει αυτή τη μελέτη, με τίτλο “Αποκάλυψη πρωτοφανή λεπτή δομή σε βρόχους φλεγμονής με το DKIST”, είναι τώρα διαθέσιμο στο Τα αστροφυσικά γράμματα.
