Hin eldheita kóróna sólar sést aðeins frá jörðu við sólmyrkva.

Umhverfis sólina er að finna kórónu – þunnar gasslæður sem teygja sig milljónir kílómetra út í geiminn og lýsa með perluhvítu skini. Þetta hvíta skin endurspeglar ofurhátt hitastig gasskýjanna, því kórónan er um eina milljóna gráðu heit og sums staðar allt að fjórum milljón gráðum.

Það hefur verið mönnum ráðgáta hvers vegna þetta þunna gas verður svo ógnarheitt, allt frá því að hitastigið varð ákvarðað upp úr 1940. Þá uppgötvuðu stjarneðlisfræðingar að í kórónunni eru járnfrumeindir sem eru svo ákaflega jónaðar að þær hafa glatað allt að helmingi rafeinda sinna, en það getur einungis gerst við milljóna gráðu hita. Á þeim tíma gátu menn hreint ekki útskýrt þetta fyrirbæri. Kórónan er nefnilega eins og sjóðandi ketill á kaldri eldavélahellu. Skínandi yfirborð sólar er aðeins um 6.000 gráðu heitt þannig að augljóst er að upphitun kórónunnar gengur ekki fyrir sig með venjulegum varmafræðilegum hætti. Enda er þá hellan alltaf heitari en vatnið í katlinum.

Á síðustu áratugum hafa athuganir með gervihnöttum og sólarsjónaukum afhjúpað að þessi ógnarlega hitun kórónunnar helst í hendur við segulvirkni í innri lögum sólarinnar. Þegar hitinn frá kjarna sólar nær yfirborðinu greinist hann m.a. sem segulorka. Og nú hefur vísindamönnum loksins tekist að útskýra hvernig þessi segulmagnaða orka færist út í gríðarlega kórónuna þar sem hún aftur umbreytist í varma.

Tvö gangverk eru hér til staðar. Annað þeirra var afhjúpað árið 2007 þökk sé japanska gervihnettinum Hinode og eru lítil sólgos. Hitt gangverkið eru segulmagnaðar bylgjur sem geisa upp til kórónunnar. Sænski eðlisfræðingurinn Hannes Alfvén sagði þegar fyrir um þetta fyrirbæri árið 1942, en Alfvén fékk Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 1970 fyrir kenningu sína. En það er fyrst nú sem teymi norrænna, enskra og bandarískra stjarneðlisfræðinga hefur fundið sönnun á tilvist þessara segulmögnuðu bylgna. Brautin var rudd með hinum sænska sólarsjónauka á La Palma. Samkvæmt David Jess við Queen University í Belfast sanna athuganir gagngert að segulmagnaðar alfvén-bylgjur þeytast frá yfirborði sólar út í kórónuna. Og útreikningar hans benda til að í þeim sé að finna næga orku til að hita kórónuna svo geigvænlega.

Orkan myndast í kjarnanum

Að kórónan geti yfir höfuð orðið svona ógnarheit stafar af því að sólin er orkuver. Stjarnan líkist einsleitri kúlu úr lýsandi gasi en samanstendur í raun af mörgum lögum. Orkan myndast í kjarnanum þar sem vetni rennur saman í helín. Þaðan færist það út á við sem geislun gegnum geislunarlagið sem endar um 200 þúsund km undir yfirborðinu. Þar hefst iðuhvolf þar sem heitt rafgas stígur upp úr djúpinu og kaldara rafgas sekkur niður á við. Ofar liggur ljóshvolfið með lýsandi yfirborð sólarinnar og lofthjúpurinn byrjar með lithvolfi sem er lag milli yfirborðs og hinnar víðfeðmu kórónu. Í samrunaorkuverinu í kjarnanum nær hitinn 15 milljón gráðum en fellur eftir því sem ofar dregur að yfirborðinu sem nær aðeins litlum 6.000 gráðum. Á leiðinni í gegnum fyrstu 2.000 km út úr lofthjúpnum stígur hitinn jafnt í 10.000 gráður. En ofar, sem nemur einungis nokkurra hundruða km fjarlægð, stekkur hitastigið skyndilega í allt að 4 milljón gráður.

Tengingin milli yfirborðs sólar og kórónunnar eru lykkjur af segulmögnuðum strókum sem ganga frá yfirborðinu og teygjast út í lofthjúpinn. Segulmagnið er sterkt yfir sólgosum ásamt litlum lýsandi svæðum er kallast sólýringar. Það var einmitt viðlíka lýsandi svæði á stærð við England sem sérfræðingarnir athuguðu. Með því að mynda svæðið með upplausn sem nam einungis 110 km sáu þeir í fyrsta sinn kennimerki hinna segulmögnuðu bylgna. Alfvén-bylgjurnar myndast á sólaryfirborði þegar bólur af rísandi rafgasi úr iðrum stjörnunnar skjótast upp yfir yfirborðið og falla niður aftur. Á svæðum með öflugu segulsviði sem teygir sig út í kórónuna – eins og hinir lýsandi sólýringar – spírallast bylgjurnar upp með jöðrunum í hreyfingum sem minnir á þegar tappatogari er togaður upp. Segulstrókarnir draga einnig til sín hlaðið rafgas og það reyndust vera vetnisjónir í rafgasinu sem fólu í sér sönnunina fyrir tilvist þessara segulmögnuðu bylgna.

Vetnisjónirnar taka til sín og senda frá sér geislun af tiltekinni tíðni. Þegar ein alfvén-bylgja hringast upp til kórónunnar kemur hún vetnisrafgasinu umhverfis jaðar stróksins á hreyfingu þannig að vetnið hreyfist til skiptis niður og aftur upp. Við þetta á sér stað hliðrun með blá- og rauðviki ljóss séð frá jörðu og þessi hreyfing jónanna getur samkvæmt fræðimönnum einungis stafað frá segulmögnuðum alfvén-bylgjum.

Skammhlaup veitir varma

Athuganir með japanska gervihnettinum Hinode sýndu fyrir tveimur árum að mikill fjöldi lítilla sólgosa sem stöðugt eiga sér stað, leggi sitt af mörkum til upphitunar kórónunnar. Þessi litlu sólgos myndast af sömu ástæðu og gríðarstór sólgos sem þeyta stærðarklumpum af jónuðu gasi út í geim.

Orsök sólgosanna er eins konar skammhlaup milli tveggja segulmagnaðra lykkja. Skammhlaupið leiðir til skyndilegrar umbreytingar á segulsviðinu en við það breytist segulmögnuð orka í varma. Hinode staðfesti m.a. að skotvindar með afar heitu rafgasi þeyttust upp í kórónuna.

Með þessum athugunum ásamt afhjúpun á alfvén-bylgjunum er útlit fyrir að fræðimenn hafi nú seint og um síðir fundið lausnina á 60 ára gamalli ráðgátu um þennan ógnarhita í kórónu sólar.