Zonnevlammen zijn nog veel heter dan gedacht

Zonnevlammen zijn krachtige uitbarstingen op het oppervlak van de zon, die ontstaan door het plotseling vrijkomen van de energie die wordt vastgehouden door magnetische velden. Bij zo’n uitbarsting kan de temperatuur in de buitenste atmosfeer van de zon lokaal oplopen tot meer dan tien miljoen graden. Het uitgestoten zonneplasma – een mengsel van ionen en elektronen – bereikt uiteindelijk ook onze planeet en beïnvloedt de aardatmosfeer.

Op basis van gegevens uit andere onderzoeksgebieden is het Schotse onderzoeksteam, onder leiding van Alexander Russell van de School of Mathematics and Statistics van St Andrews erachter gekomen dat de ionen in de zonnevlammen sterker worden verhit dan de elektronen. Ze zouden daarbij zelfs temperaturen van méér dan zestig miljoen graden kunnen bereiken.

‘We waren verrast door de recente ontdekking dat een proces dat magnetische reconnectie wordt genoemd ionen ruim zes keer zo sterk verhit als elektronen,’ aldus Russell. ‘Dit lijkt een universele wet te zijn die al was bevestigd in de directe omgeving van de aarde, de zonnewind en in computersimulaties. Maar niemand had nog een link gelegd tussen deze onderzoeken en de zonnevlammen.’

Superhete ionen

‘In de zonnefysica werd altijd aangenomen dat ionen en elektronen dezelfde temperatuur moeten hebben. Bij herberekeningen met actuele gegevens hebben we echter ontdekt dat hun temperaturen in bepaalde delen van zonnevlammen gedurende tientallen minuten kunnen verschillen, waardoor we ook superhete ionen in de berekeningen moeten betrekken.’

‘Bovendien’, voegt Russell eraan toe, ‘past de nieuwe ionentemperatuur goed bij de breedte van de spectraallijnen van zonnevlammen, wat mogelijk een astrofysisch vraagstuk oplost dat al bijna een halve eeuw bestaat.’

Als sinds de jaren 70 worstelen zonnefysici met de vraag waarom de spectraallijnen van zonnevlammen – heldere versterkingen van de zonnestraling bij specifieke ‘kleuren’ in het extreem-ultraviolet en in röntgenlicht, breder zijn dan verwacht. Tot nu toe werd de oorzaak daarvan gezocht bij turbulente bewegingen op de zon, maar het lijkt er nu op dat ook de hoge ionentemperatuur de verklaring kan zijn.