Een van de grootste raadsels: waarom is omgeving buiten de Zon heter dan de Zon zelf?

Het is een van de grootste onopgeloste raadselen van de Zon: waarom is omgeving buiten de Zon heter dan haar oppervlakte? Onderzoekers van de Universiteit van Michigan denken dat ze het antwoord hebben en hopen het te bewijzen met de hulp van de Parker Solar Probe van NASA. Over ongeveer twee jaar zal de sonde aankomen in de zone rond de Zon, waar verwarming fundamenteel anders lijkt dan wat we kennen vanuit de ruimte. De onderzoekers denken dat deze extreme verwarming het gevolg is van heel kleine magnetische golven die heen en weer reizen tussen de Zon en de zone net buiten de Zon. Wanneer dit klopt, zouden de wetenschappers zonnevlammen en zonnewinden beter kunnen begrijpen en voorspellen. Zonnevlammen kunnen een grote bedreiging vormen voor bijvoorbeeld het elektriciteitsnetwerk op Aarde.

Door het raadsel op te lossen zouden wetenschappers het zonneweer beter kunnen begrijpen en voorspellen, wat een ernstige bedreiging kan vormen voor het elektriciteitsnet van de aarde. De Parker Solar Probe kan, zodra deze bij de Zon is aangekomen, deze magnetische velden en deeltjes dan direct meten.

In de buitenste lagen van de Zon kunnen de temperaturen makkelijk oplopen tot 30000 graden, terwijl het zonoppervlak ongeveer 5500 graden is. En wat nog veel vreemder is, is dat niet elke atoomsoort of ionsoort even veel wordt verhit. Sommige zwaardere ionen worden kunnen zelfs tien keer heter worden dan de waterstof dat dat in de kern van de Zon zit. De buitenste laag is daardoor enorm opgezwollen.

In de buitenlagen van de Zon vinden we ook zogenaamde “Alfvén-golven”: plasmagolven die heen en weer bewegen tussen de buitenste laag en het oppervlak van de Zon. Aan de uiterste rand, het Alfvén-punt genoemd, beweegt de zonnewind sneller dan de Alfvén-snelheid en kunnen de golven niet meer terugreizen naar de Zon. Wanneer je onder dat Alfvén-punt zit, zit je midden in een soep van plasmagolven, waarin geladen deeltjes worden afgebogen en versneld in alle richtingen.

In een poging om te schatten hoe ver van het oppervlak van de zon deze verwarming van deeltjes en materie stopt, onderzocht het U-M-team de gegevens van de zonnewind die jarenlang door NASA is verzameld. Ze keken naar hoeveel van de extra verkregen warmte van helium dichtbij de Zon verdween door botsingen tussen ionen in de zonnewind tijdens hun reis naar de Aarde. Door deze daling van de heliumtemperatuur te bekijken konden ze de afstand tot de buitenrand van de zone meten. Uit deze berekeningen blijkt dat deze buitenrand op ongeveer 10 tot 50 keer de straal van de Zon ligt. Per toeval ontdekte de onderzoekers dat de verwarming en het Alfvén-punt afhankelijk van elkaar veranderen. Ondanks dat alle metingen aan het Alfvén-punt en aan de buitenste lagen van de Zon volkomen onafhankelijk zijn gemeten.  Zou dat dan betekenen dat het Alfvén-punt de buitenrand van de verwarmingszone aangeeft? En wat verandert er precies onder het Alfvén-punt dat juist zware ionen extreem verhit? Hopelijk komen de wetenschappers daar de komende twee jaar meer over te weten. Eerst moet de Parker sonde dichter bij de Zon komen.