Projektanslag

En av solens gåtor ska få en lösning

Ovanför molnen på Kanarieöarna står det svenska solteleskopet, SST. Det ska nu förses med ett filter som gör att forskarna bättre kan observera solens övre atmosfär. Göran Scharmer hoppas kunna förstå ett fenomen som länge har förbryllat astronomer: varför blir solens atmosfär plötsligt enormt mycket varmare tvåtusen kilometer över ytan?

Det kritvita tornet som bär upp teleskopet ligger på en smal bergskam ovanför molnen. På ena sidan stupar berget ner i en två miljoner år gammal vulkankrater. På andra sidan kammen ligger havet, Atlanten, 2400 meter ner. En obruten havsyta sträcker sig hela vägen bort mot horisonten.

Att det svenska solteleskopet, SST, är placerat högt upp på La Palma, den kanarieö som ligger längst mot nordväst, är ingen slump. Det är en noga utvald plats.

– Vinden blåser ofta från nordost, det är passadvindarna. De blåser tusentals kilometer över havet utan att stöta på någonting. Därför träffas teleskopet av ren och fin luft. Det är nästan ingen turbulens eller temperaturvariationer i vinden, säger Göran Scharmer, professor i astronomi vid Stockholms universitet och Kungl. Vetenskapsakademien.  

Detta gör att de solstrålar som träffar teleskopets lins har störts relativt lite på sin väg genom jordens atmosfär. Möjligheterna att göra observationer är därför bästa möjliga.

Okänd mekanism tillför energi till solens atmosfär

Denna noggrannhet behövs när forskarna nu ska ta sig an en ny utmaning: att försöka förstå solens kromosfär. Den ligger mellan ytan, fotosfären, och den yttre koronan. Ett par tusen kilometer upp från solens yta, i just kromosfären, stiger temperaturen plötsligt dramatiskt. Det upptäckte forskare under mitten av 1900-talet och fenomenet har hittills inte fått någon förklaring. På solens yta är det runt 6000 grader varmt och ju längre bort från ytan man kommer, desto lägre borde temperaturen egentligen bli. Men helt plötsligt blir det istället en miljon grader varmt.

– Det måste alltså finnas någon mekanism som tillför energi till kromosfären, säger Göran Scharmer.

Nu har han fått finansiering av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse för att tillsammans med Mats Carlsson, verksam vid universitetet i Oslo, kunna förklara temperaturhöjningen.

– Kromosfären är mycket besvärligare att förstå än de djupare lagren av solen. Den är också svårare att observera, så det blir en utmaning att samla data, säger Göran Scharmer.

För att kunna studera kromosfären ska de utrusta SST med ett nytt filter som silar bort all strålning utom den som har en våglängd i ett smalt område runt 393 och 396 nanometer inom den violetta delen av det synliga ljuset.

– Det nya filtret kommer att bli 13 gånger smalare än vårt nuvarande filter. Med det kommer vi att kunna börja se de olika lagren i kromosfären, säger Göran Scharmer.

Kraftiga magnetfält skapar den extrema värmen

Anledningen till att det blir så varmt i kromosfären har med stor sannolikhet med solens magnetfält att göra. Solfläckar är de mest uppenbara bevisen på att kraftiga magnetfält av någon anledning uppstår en bit in i solen – forskarna vet inte varför. Gasen i magnetfälten blir lättare än gasen runt omkring. Därför flyter magnetfälten upp mot solens yta som korkar i vatten. Att fläckarna blir mörka beror på att en stor del av energin inifrån solen blockeras av magnetfältet.

Antalet fläckar på solens yta är ganska få. Men det bildas fullt av små områden med starka magnetfält även i lugnare delar av solen och dessa sprider sig ut i den tunnare kromosfären. Där skapar de kraftiga strömmar. Forskarna tror att gasens rörelser i de djupare lagren av solen pumpar upp en sådan energi i magnetfälten att de till slut blir instabila och faller samman till enklare magnetfält. I samma veva frigörs stora mängder energi som hettar upp kromosfärens gas. I det yttersta skiktet, det som gränsar mot koronan, blir det så varmt att gasen börjar stråla UV-ljus.

Samarbete med rymdteleskopet IRIS

För att kunna skapa sig en fullständig bild av processerna solens kromosfär, ska Göran Scharmer och Mats Carlsson samarbeta med forskare i Kalifornien. De kommer att styra över ett nytt rymdburet teleskop, IRIS, som ska mäta UV-strålning från koronan.

– De kommer att välja ut någon del av solytan som vi ska observera. De ger oss koordinaterna för longitud och latitud ett dygn i förväg. Sedan bestämmer vi tillsammans vilka typer av mätningar vi ska göra, säger Göran Scharmer.

Genom att synkronisera observationerna kan de studera olika lager av solen samtidigt. IRIS ska skickas upp våren 2013 och planen är att SST:s nya filter ska installeras under 2014. Sen kan forskarna börja samla data på allvar. Förhoppningsvis får de då en bättre förståelse av den sol som dagligen när allt liv på jorden, och värmer alla de turister som njuter på La Palmas grannöar.

Text Ann Fernholm
Bild Magnus Bergström