De buitenste laag van de zon, de corona, is anders dan de rest. Hij is heter dan de lagen eronder en heeft een andere chemische samenstelling. Nieuwe observaties ondersteunen het idee dat dit verschil ontstaat door magnetische golven die door de laag onder de corona deinen.
Het vreemde van de zon – en van andere zonachtige sterren – is dat hij niet netjes afkoelt van binnen naar buiten. De kern is 15 miljoen graden en het oppervlak – de zogeheten fotosfeer – is een stuk koeler, ‘slechts’ 6000 graden. Maar stijg je verder op in de zonneatmosfeer, dan gebeurt er iets vreemds. De temperatuur in de 2000 kilometer dikke chromosfeer loopt geleidelijk op tot 20.000 graden. En een paar honderd kilometer boven de chromosfeer, in de corona, ligt de temperatuur zelfs gemiddeld tussen de 1 en 2 miljoen graden, met uitschieters naar 20 miljoen graden. Hoe deze laag zo heet kan zijn, was lang onduidelijk.
Magnetische deining in hete corona
De meesten kennen de corona als de brede, stralende ring die je ziet tijdens een zonsverduistering. Hier ontstaan zonnewinden en zonnestormen, die invloed kunnen hebben op aarde. Ze veroorzaken het poollicht, en kunnen onze gps- en communicatiesatellieten verstoren.
Ruim vijftig jaar geleden bleek de chemische samenstelling van de corona te verschillen van de chromosfeer en de fotosfeer eronder. Net als het grote temperatuurverschil is dat verrassend omdat de corona in contact staat met de lagen eronder.
Een verklaring hiervoor vormen krachtige magnetische golven in de onderste laag van de zonneatmosfeer: de chromosfeer. Die golven ontstaan door mini-explosies en andere verstoringen in het kolkende plasma aan het oppervlak van de zon. Een plasma bestaat uit vrije, negatief geladen elektronen en positief geladen atomen die door de hoge temperatuur elektronen zijn kwijtgeraakt. Als magnetische velden in dit zonneplasma verstoord raken, kunnen ze gaan ‘trillen’, waardoor er magnetische golven ontstaan.
Die golven zorgen ervoor dat het gloeiende plasma opsplitst. De positief geladen deeltjes worden door de opwaartse golven omhoog gedreven, de corona in. En de ongeladen deeltjes – die hun elektronen niet waren kwijtgeraakt – blijven achter in de chromosfeer.
Doordat vooral elementen zoals ijzer, silicium en magnesium geïoniseerd raken, zijn dit de elementen die relatief veel voorkomen in de corona en in mindere mate in de onderste lagen. De golven verklaren dus het verschil in chemische samenstelling. En doordat de magnetische golven veel energie bevatten, kunnen ze ook de oorzaak zijn van de hoge temperatuur in de corona.
Observaties
Een bewijs voor deze verklaring was er lang niet. Maar de laatste jaren zijn de magnetische golven waargenomen. En nu is er ook een verband ontdekt tussen de golven in de chromosfeer en een hoge concentratie geïoniseerde deeltjes in de corona. Dit duidt erop dat de golven inderdaad een belangrijke rol spelen.
Een internationale groep astronomen toonde dit verband aan met een combinatie van observaties van een telescoop op aarde en satellietmetingen. Ze focusten daarbij op een van de grootste zonnevlekken die zichtbaar was tijdens de zonnecyclus van december 2008 tot mei 2020. Zonnecycli zijn elfjarige periodes waarin de activiteit aan het zonoppervlak toe- en afneemt.
‘Dankzij deze bijna gelijktijdig uitgevoerde waarnemingen van de zonneatmosfeer is het nu mogelijk om magnetische golven in de chromosfeer met zekerheid te koppelen aan de aanwezigheid van elementen in de corona die worden niet gevonden in de binnenste regionen van de zon’, zegt hoofdauteur Deborah Baker van University College London.
Deze resultaten zijn een mooie basis voor verder coronaonderzoek dat zal plaatsvinden met de Solar Orbiter, die begin 2020 gelanceerd is en de zon van dichterbij gaat bekijken.
