A világegyetem anyagának titokzatos hullámait azonosítják

Az Alfvén-hullámok a Napon legnehezebben megfigyelhető hullámoknak számítanak, jelentőségüket az a képességük adja, hogy nagyon nagy távolságra tudnak energiát és információt szállítani. Az Alfvén-hullámok napfelszínen történő közvetlen észleléséről a Nature Astronomy című folyóiratban számoltak be a kutatók.

A hullámok létezését elméleti alapon már 1947-ben előre jelezte Hannes Alfvén, aki úttörő felfedezéséért 1970-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat – emlékeztetnek az ELTE közleményében. Annak megértése, hogy milyen szerepet játszanak e hullámok a szuper-nagytömegű fekete lyukak körül zajló részecskegyorsításban, magfúziós folyamatokban és számos ipari alkalmazás tekintetében (például metallurgia, lézerplazmák), ma is igen izgalmas kutatási területet jelent. Ezek a különös hullámok jelentős hatást gyakorolhatnak számos kutatási területre, beleértve például a neutrínófizikát vagy a csillagközi anyag fizikáját.

Mint írják,

a titokzatos hullámok jelentőségét az a képességük adja, hogy tisztán mágneses természetük jóvoltából nagyon nagy távolságra tudnak energiát és információt szállítani.

Korábban a napszélben és a bolygóközi térben, még a Földhöz igen közel is észleltek hasonló, a Napból eredeztethető hullámokat.

Az Alfvén-hullámok energiaszállító kapacitása a nap- és plazma-asztrofizika egyik alapkérdése, mivel a naplégkör és a csillaglégkörök extrém magas – akár néhány millió fokos – hőmérsékletre történő fűtése immár több mint egy évszázada megmagyarázatlan rejtélyt jelent.

„Minél magasabbra emelkedünk ugyanis a Nap fotoszférának nevezett felszíne fölé, annál forróbbá válik a naplégkör, míg végül a napkoronában, vagyis a naplégkör legkülső rétegében a hőmérséklet akár az 1-3 millió fokot is eléri” – magyarázzák.

A Nap légkörét mágneses terek járják át, melyek „kötegekben” figyelhetőek meg.

Ezeket gyakran mágneses fluxuscsövekként értelmezik. Összenyomhatatlanságuk miatt azonban az Alfvén-hullámok a Napon legnehezebben megfigyelhető hullámoknak számítanak. Ezek a mágneses hullámok nem „láthatók”, csupán azokat a zavarokat tudják mérni, amelyeket a mágneses- és sebességterek egyes speciális komponenseiben kiváltanak.

A csaknem fél évszázada megjósolt antiszimmetrikus torziós hullámok létezését a Nap mágneses fluxuscsöveiben a naplégkör nagy tér- és időbeli felbontású spektropolarimetriai megfigyelését lehetővé tevő IBIS műszernek köszönhetően sikerült most megfigyelni.

A hullámokat a kutatók olyan hatékony mechanizmusként azonosították, amely a Nap fotoszférájából hatalmas mennyiségű energiát képes kivonni, amit aztán elszállíthat a naplégkör felsőbb rétegeibe, vagy akár továbbvihet a bolygóközi térbe is. A kutatók emellett korszerű,

3 dimenziós numerikus szimulációkat is készítettek, hogy további betekintést nyerjenek a különös mágneses hullámok keletkezésének folyamataiba.

A nemzetközi kutatócsoportot Erdélyi Róbert, az ELTE professzora, a Sheffieldi Egyetem Napfizikai és Űrplazma Kutatóközpont (SP2RC) vezetője, a Magyar Napfizikai Alapítvány kuratóriumának elnöke és Marco Stangalini, az Olasz Űrügynökség (ASI) munkatársa vezeti. A kutatásban további 7 kutatóintézet és egyetem tudósai vettek részt.

„Az, hogy sikeresen azonosítsuk ezeknek a Világegyetemünk anyagának negyedik halmazállapotában jelenlévő, roppant különös mágneses hullámoknak a rejtélyes nyomait, igen ritka lehetőség” – idézik a közleményben Erdélyi Róbertet.

„A kutatók között éles nemzetközi verseny folyik azért, hogy torziós Alfvén-hullámokat találjunk a természetben. Ez sok vezető kutatásfinanszírozó ügynökség, köztük az ESA, a NASA, a STFC (Egyesült Királyság) és a JAXA (Japán) számára is stratégiai kutatási területnek számít, hiszen ezek a mágneses hullámok akár 30 millió fokra is képesek felfűteni a plazmát. Ha egyszer végre teljes egészében megértenénk, hogyan zajlik ez a fűtés, lemásolhatnánk a természetet és ingyenes, zöld energiához juthatnánk, hogy megmentsük a bolygót” – magyarázza a csillagász.

„A kutatás arra irányult, hogy végre közvetlen bizonyítékot találjunk a tisztán mágneses hullámok jelenlétére. Ez a csillagászatnak és a plazma-aztrofizikának egy fantasztikus területe, mely roppant gyorsan fejlődik az egyre jobb és jobb detektoroknak köszönhetően” – mondta Korsós Mariann kutató.

A felfedezés az első lépés e mágneses hullámok kapacitásainak és adottságainak teljes kihasználása felé.

Napjainkban további lehetőségek is rendelkezésre állnak az Alfvén-hullámok kutatására. Ilyen például a Solar Orbiter műhold, vagy a 4 méteres rekesznyílású földfelszíni Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST), illetve a jövőbeli Európai Naptávcső (European Solar Telescope, EST) is.

A közelmúltban munkába állított berendezések olyan tér- és időbeli felbontást biztosítanak, melyek segítségével Napunk alapvető titkainak további részleteit deríthetik fel. A Magyar Napfizikai Alapítvány gyulai központjának egyik stratégiai kutatási területe a napmágnesesség megértése. Hamarosan működésbe lép egy új műszerhálózat, a Solar Activity Monitor Network (SAMNet), amely segíteni fogja a mágneses tér tulajdonságainak vizsgálatát nemcsak a Nap fotoszférájában, hanem fölötte, a kromoszférában is.

Az ELTE-n az asztro- és részecskefizika területén folyó kutatásokat a Frei Zsolt vezette Felsőoktatási Intézményi Kiválósági Program (FIKP) támogatja.

Borítóképünk illusztráció