Sterrenkunde gaat tegenwoordig vaak over verre planeten en sterrenstelsels van miljarden jaren oud, maar ook dicht bij huis zijn er nog een aantal grote onopgeloste raadsels. Voor één daarvan lijkt een oplossing nu in zicht.
Dit raadsel gaat over onze eigen zon, de middelgrote ster die het leven op onze planeet mogelijk maakt. De warmte van de zon wordt in zijn midden gemaakt, waardoor je zou verwachten dat hij naar buiten toe steeds koeler wordt. Dat gaat voor het grootste deel op, totdat je naar de grote, ijle atmosfeerlaag om de zon heen gaat kijken. Die kan miljoenen graden heet worden, vergelijkbaar met de omgeving van de kern van de zon.
Zonne-energie
Alle licht en warmte in ons zonnestelsel komen uit de zon. Diep in het binnenste van die grote hete bol fuseren waterstofkernen tot helium, waarbij snelle fotonen vrijkomen. Elke seconde verdwijnt er 4,4 miljoen ton aan materie die volledig wordt omgezet in gammastraling en piepkleine deeltjes, neutrino’s. De neutrino’s vliegen ongehinderd naar buiten, maar de gammastraling botst tijdens zijn reis naar de mantel van de zon talloze keren tegen andere deeltjes aan. Daarbij verliest de straling het grootste deel van zijn energie, maar maakt hij wel een heleboel andere lichtdeeltjes vrij. Zo komt het dat de zon prettig zichtbaar licht uitstraalt in plaats van de verwoestende gammastraling waar het mee begint.
- Kern
- Stralingszone
- Convectiezone
- Fotosfeer
- Chromosfeer
- Corona
- Zonnevlek
- Granule
- Protuberans
Langzaamaan straalt de zon op die manier zijn energie uit. Naar buiten toe wordt de gloeiende bol dan ook steeds koeler. Het binnenste van de zon is wel 15 miljoen graden heet, terwijl de buitenste laag, de fotosfeer, nog geen 6000 graden is.
Maar daarna wordt het minder logisch. De eerste atmosfeerlaag van de zon, de chromosfeer, is zo’n 2000 kilometer dik. Waar hij de fotosfeer raakt is hij 6000 graden. Op zijn hoogste punt is de temperatuur veel hoger, tot wel 20.000 graden. In de atmosfeerlaag om de chromosfeer heen, de corona, wordt het nog veel gekker: plaatselijk bereikt de corona temperaturen van een paar miljoen graden!
Plasmafonteinen
Hoe kan de zonne-atmosfeer heter zijn dan de buitenlaag van de zon? Jarenlang braken astronomen zich daar het hoofd over. Het zou een magnetisch effect kunnen zijn, zogenaamde Alfvén-golven. Maar hoewel die de atmosfeer op zouden kunnen warmen is het lastig te verklaren hoe de extreem hoge temperaturen in de corona erdoor zouden ontstaan.
#/media/File:Spicules_sst_big.jpg){kind=link}
Een tweede mogelijke verklaring waren de spicula, smalle uitbarstingen aan het oppervlak van de zon. Het zijn kleine fonteinen van heet plasma die hier en daar omhoog spuiten. Maar helaas: bij metingen aan de spicula werden de extreem hoge temperaturen van de chromosfeer en de corona niet teruggevonden.
De spicula leken dus afgeschreven, totdat Amerikaanse en Japanse zonne-onderzoekers in 2007 een nieuw soort spicule ontdekten. Deze uitbarsting is heftiger en duurt korter dan de spicula waarvan de temperatuur al was gemeten. Met behulp van geavanceerde meetinstrumenten konden de Amerikanen nu ook van deze ‘type 2’-spicula de temperatuur meten en die bleek wél hoog genoeg te zijn om de corona op te warmen: enkele miljoenen graden.
IRIS
De plasmafonteinen die de hitte van het binnenste van de zon naar buiten brengen zijn dus plotseling toch weer een aannemelijke verklaring voor de superhete zonneatmosfeer. De ontdekking van de hete spicula stelt wetenschappers echter voor een nieuw raadsel: waar komen de spicula precies vandaan? Het mechanisme dat de hete plasmafonteinen veroorzaakt is nog erg mysterieus. In 2012 lanceert NASA een nieuwe zonnespectroscoop, IRIS. Hopelijk kan die nauwkeurig genoeg naar het zonne-oppervlak kijken om uitsluitsel te geven over de bijzondere interactie tussen de zon en zijn atmosfeer.