Det ligner næsten små bølger, der bryder på et glødende hav.
Langs kanterne af magnetiske områder på Solens synlige overflade vokser smalle striber frem. De bøjer af og ruller sig sammen til små hvirvler i det varme plasma.
Nu har et internationalt forskerhold identificeret mønstrene som såkaldte Kelvin-Helmholtz-instabiliteter. Det er første gang, fænomenet er blevet observeret i Solens fotosfære, som er det lag, vi ser som dens overflade.
Det viser et nyt studie, der er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.
»Jeg er rigtig begejstret,« siger Christoffer Karoff, der forsker i Solen ved Aarhus Universitet og ikke selv har medvirket i studiet.
Fænomenet med hvirvlerne er allerede kendt og har været forudsagt i Solens overflade.
For Christoffer Karoff er fundet derfor først og fremmest en bekræftelse:
»En observationel bekræftelse på et kendt fænomen, kunne man måske også sige.«
En af forskerne bag studiet Friedrich Woeger fortæller begejstret, hvad han følte, da det gik op for ham, hvad han og kollegerne stod med:
»Ord kan næsten ikke beskrive følelsen, når man indser, at man netop har opdaget noget helt enestående i data, som ingen tidligere har haft adgang til. Måske er ordet ‘storslået’ det, der kommer tættest på at beskrive den æstetiske oplevelse, billederne gav os,« siger han til Videnskab.dk.
Kelvin-Helmholtz-instabilitet: Sådan opstår de små hvirvler
For at forstå, hvad forskerne har set, skal man først vide, at Solens overflade ikke er fast. Den består af varmt plasma - en meget varm gas af elektrisk ladede partikler - som hele tiden bevæger sig.
Kelvin-Helmholtz-instabilitet opstår, når strømme bevæger sig forbi hinanden med forskellig fart. Forskellen i hastighed kan få grænsen mellem dem til at bølge og rulle sig sammen til små hvirvler.
Et lignende fænomen kan ses i særlige bølgeformede skyer på Jorden, hvor luftlag bevæger sig med forskellig hastighed.
Christoffer Karoff, som har gennemgået studiet og billederne for Videnskab.dk, beskriver det som strømme af plasma, der bevæger sig forbi hinanden med forskellig fart og begynder at hvirvle ind i hinanden.
Ifølge ham viser billederne samtidig, at områderne med stærke magnetfelter er mere foranderlige og mindre stationære, end forskerne havde regnet med. Den høje detaljegrad gør også processer synlige, som forskerne havde en formodning om fandtes, men ikke tidligere havde set.
Teleskopet afslører detaljer ned til 19 kilometer
At forskerne først kan se de små hvirvler nu, hænger sammen med teleskopets usædvanligt høje opløsning.
Billederne er taget med Daniel K. Inouye Solar Telescope på den hawaiianske ø Maui. Den analyserede billedserie dækker omkring tre minutter og viser et magnetisk aktivt område tæt på en solplet.
På mindre skarpe billeder ser grænserne omkring de magnetiske områder glatte og uskarpe ud. De nye optagelser afslører i stedet et virvar af striber og hvirvellignende strukturer.
Bedriften svarer ifølge Friedrich Woeger til at kunne se myrer kravle rundt på Jordens overflade fra en højde på 160 kilometer, skriver Scientific American.
I studiet analyserede forskerne 47 tilfælde og målte afstandene mellem hvirvlerne til at være mellem 25 og 170 kilometer, hvilket viser, hvor små strukturer forskerne nu kan få øje på.
»Studiet viser, hvor kompleks vores sol er, og hvilke fantastiske processer, der foregår på Solens overflade, som vi jo ikke har kunnet se før, fordi vi simpelthen bare ikke har haft et teleskop, der kunne komme helt ned i den her detalje,« siger Hans Kjeldsen, der er professor ved Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet, som heller ikke har medvirket i studiet.
Simuleringer styrker forskernes forklaring
Forskerne bag studiet har sammenlignet billederne med computersimuleringer af plasmaet og magnetfeltet i Solens overflade.
I simuleringerne opstår hvirvler, der ligner dem på billederne. Her kan forskerne samtidig se den forskel i plasmaets hastighed, som kan udløse Kelvin-Helmholtz-instabiliteten.
Konklusionen bygger derfor på, at ægte billeder, computersimuleringer og teori peger i samme retning.
Det gør dokumentationen stærk, vurderer Hans Kjeldsen.
»Jeg synes, det er meget overbevisende. Der er ingen tvivl om, at den her effekt findes og er set rigtig tydeligt.«
\ De små hvirvler kan påvirke Solens magnetfelt
I de computersimuleringer, som forskerne sammenlignede med teleskopbillederne, får hvirvlerne magnetiseret plasma (plasma med stærke magnetfelter) til at blande sig med plasma, hvor magnetfeltet er langt svagere.
Det kan påvirke bevægelserne og transporten af energi omkring og under Solens synlige overflade.
Forskerne peger også på, at hvirvlerne kan være med til at sno og flette magnetfeltlinjer sammen. Det kan muligvis få betydning for, hvordan magnetisk energi opbygges og frigives i Solens atmosfære.
Studiet undersøger dog ikke direkte, hvor meget energi processen fører ud gennem atmosfæren.
Kan måske have betydning for stor gåde om Solens ydre atmosfære
Fotosfæren er som tidligere nævnt det lag, vi ser som Solens overflade. Uden for den ligger resten af Solens atmosfære, herunder den yderste del af Solens atmosfære, koronaen.
Hans Kjeldsen vurderer, at det nye studie kan være relevant for forståelsen af, hvordan Solens korona bliver opvarmet. Det har længe været et brændvarmt mysterium for forskerne, hvorfor i alverden koronaen omkring Solen er så kogende varm - langt varmere end selve Solens overflade.
Kjeldsen understreger dog, at det nye studie ikke beviser, at det er hvirvlerne, som opvarmer koronaen. Forskerne er nødt til at forstå processen bedre, før de kan afgøre, hvor vigtig den er.
»Hver eneste store opdagelse om Solen føjer endnu en lille brik til et meget stort puslespil, og Solen rummer stadig et væld af uløste mysterier. Denne opdagelse er blot én vigtig brik i et langt større billede,« siger David Kuridze, der er medforfatter til studiet til Videnskab.dk.
»Jo flere af disse brikker vi finder, og jo flere detaljer vi kan se med kraftfulde instrumenter som NSF's Inouye-solteleskop, desto klarere og mere fuldstændig bliver vores forståelse.«
