Een team van onderzoekers heeft een belangrijke stap gezet in het oplossen van een decennia oud astronomisch raadsel. Door minuscule zonnevlammen, bekend als nanoflares, in een laboratoriumomgeving te recreëren, hopen wetenschappers eindelijk te begrijpen waarom de corona — de buitenste laag van de zonneatmosfeer — extreem heet is, terwijl het oppervlak van de ster relatief koeler blijft.
In de normale natuurkunde zou men verwachten dat de temperatuur daalt naarmate men zich verder van de hittebron, in dit geval de kern van de zon, bevindt. De corona vertoont echter een tegenstelde trend en bereikt temperaturen van miljoenen graden Celsius. Volgens newscientist.com is dit fenomeen zeer ongebruikelijk; Wei Sun van het China Institute of Atomic Energy vergelijkt het met een situatie waarin de lucht warmer wordt naarmate men verder wegloopt van een kampvuur.
Het mechanisme van nanoflares
De wetenschappelijke gemeenschap vermoedt dat deze extreme hitte wordt veroorzaakt door nanoflares. Dit zijn kleine, krachtige uitbarstingen van elektromagnetische straling die ontstaan wanneer magnetische velden in de corona plotseling van structuur veranderen. Tijdens dit proces komt een enorme hoeveelheid energie vrij. Hoewel het bestaan van deze uitbarstingen al langer bekend was, bleef de exacte trigger voor de magnetische herstructurering onduidelijk.
Om dit proces te bestuderen, hebben Wei Sun en zijn collega's een experimentele opstelling gebouwd. Ze maakten gebruik van vier krachtige lasers die werden gefocust op een minuscuul stukje plastic. Deze methode creëerde een plasma — een mengsel van geladen deeltjes — met een diameter van circa twee millimeter. Zoals , was dit plasma geen exacte kopie van de zonnecorona, maar vertoonde het wel vergelijkbaar gedrag.
De invloed van oppervlaktestructuur
Het onderzoek richtte zich specifiek op de vraag hoe de fysieke vorm van een object de stabiliteit van magnetische velden beïnvloedt. De onderzoekers voerden twee verschillende tests uit: één met een plat doelwit en één met een doelwit dat een golvend oppervlak had.
De resultaten lieten een duidelijk verschil zien. Terwijl het platte doelwit stabiel bleef, zorgde het golvende oppervlak ervoor dat het plasma instabiel werd. Deze instabiliteit dwong de magnetische velden tot een herorganisatie, wat direct leidde tot het ontstaan van de gezochte nanoflares. Volgens de bewijst dit dat de specifieke omgevingscondities en de vorm van de structuur essentieel zijn voor het triggeren van deze energie-uitbarstingen.
Implicaties voor de zonnefysica
Deze doorbraak biedt een tastbare verklaring voor de verhitting van de zonneatmosfeer. Door aan te tonen dat kleine variaties in de plasmastructuur kunnen leiden tot magnetische herstructureringen, wordt het proces achter de enorme hitte van de corona inzichtelijker. Het suggereert dat een collectieve opeenvolging van deze minuscule vlammen verantwoordelijk is voor de extreme temperaturen op grote hoogte.
Bovendien benadrukt dit onderzoek de waarde van laboratoriumsimulaties. Processen die op astronomische schaal plaatsvinden, zijn vaak onmogelijk om met traditionele observatiemethoden in detail te analyseren. Door deze fenomenen in het klein na te bootsen, kunnen wetenschappers precieze data verzamelen. Zoals , kunnen deze resultaten in de toekomst helpen bij het verbeteren van modellen over zonneactiviteit en de effecten daarvan op het bredere zonnestelsel.