Ny forskning från University of St Andrews har visat att partiklarna i solutbrott är 6,5 gånger hetare än man tidigare trott. Forskningen ger en oväntad lösning på ett 50 år gammalt mysterium om vår närmaste stjärna.
Solutbrott är plötsliga och enorma energifrigörelser i solens yttre atmosfär som värmer upp delar av den till över 10 miljoner grader. Dessa dramatiska händelser ökar kraftigt solens röntgenstrålning och strålning som når jorden och är farliga för rymdfarkoster och astronauter, samt påverkar vår planets övre atmosfär.
Forskningen, som publicerats i The Astrophysical Journal Letters, undersöker bevis för hur utbrott värmer upp solplasma till över 10 miljoner grader. Detta solplasma består av joner och elektroner. Den nya forskningen hävdar att solutbrottsjoner, positivt laddade partiklar som utgör hälften av plasmat, kan nå över 60 miljoner grader.
Genom att titta på data från andra forskningsområden insåg teamet, ledt av Dr Alexander Russell, seniorlektor i solteori vid School of Mathematics and Statistics, att solutbrott mycket sannolikt värmer jonerna starkare än elektronerna.
Solutbrott. Källa: Skapad av Alexander Russell (University of Andrews) med hjälp av open source-paketet SunPy Python och data från NASA:s rymdteleskop Solar Dynamics Observatory via NASA EPIC Team
Dr Russell sa: ”Vi blev mycket glada över de senaste upptäckterna att en process som kallas magnetisk återkoppling värmer upp joner 6,5 gånger så mycket som elektroner. Detta verkar vara en universell lag, och det har bekräftats i rymden nära jorden, solvinden och datorsimuleringar. Men ingen hade tidigare kopplat samman arbetet inom dessa områden med solutbrott.”
”Solforskningen har historiskt sett utgått från att joner och elektroner måste ha samma temperatur. Men när vi gjorde om beräkningarna med moderna data fann vi att temperaturskillnaderna mellan joner och elektroner kan bestå i upp till tiotals minuter i viktiga delar av solutbrott, vilket för första gången öppnar för möjligheten att ta hänsyn till superheta joner.
Dessutom stämmer den nya jontemperaturen väl överens med bredden på solutbrottens spektrallinjer, vilket potentiellt kan lösa ett astrofysiskt mysterium som har funnits i nästan ett halvt sekel.
Sedan 1970-talet har det funnits en långvarig fråga om varför spektrallinjerna i solutbrott, ljusa förstärkningar i solstrålningen vid specifika ”färger” i extremt ultraviolett ljus och röntgenljus, är bredare än förväntat. Historiskt sett trodde man att detta endast kunde bero på turbulenta rörelser, men den tolkningen har ifrågasatts när forskare har försökt identifiera turbulensens natur.
Efter nästan 50 år argumenterar den nya studien för ett paradigmskifte där jontemperaturen kan bidra i hög grad till att förklara de gåtfulla linjebredderna i solens solutbrottsspektra.
Mer information: Solar Flare Ion Temperatures, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adf74a
