Het is al decennialang een raadsel waarom het plasma van de zon soms beeft. Nu is er mogelijk een verklaring: zonnevlammen katapulteren bundels elektronen naar binnen, en veroorzaken zo de zonnebevingen.
Mogelijk weten we eindelijk wat de oorzaak is van zonnebevingen. Dit vreemde gerommel op het oppervlak van de zon houdt natuurkundigen al tientallen jaren bezig. Nu blijkt uit nieuw onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift The Astrophysical Journal Letters, dat de bevingen mogelijk het gevolg zijn van energierijke elektronenbundels die door de buitenste lagen van de zon terug naar binnen dringen.
Andere werelden
Zonnebevingen zijn rimpelingen in de fotosfeer, de laag van de zon die het zonlicht produceert. Het zijn rimpelingen die over het oppervlak heen trekken als de golven in een meer. Ze gaan meestal gepaard met sterke zonnevlammen: krachtige uitbarstingen die het plasma van de zon in lussen en slingers naar buiten werpen. Die lussen vormen de buitenste laag van de zon, de corona.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Ook al wisten astronomen al dat de twee fenomenen met elkaar te maken hebben, het was niet duidelijk of zonnevlammen ook echt de oorzaak zijn van zonnebevingen. ‘Zonnebevingen gebeuren diep in de fotosfeer, terwijl zonnevlammen meestal in de corona ontstaan’ zegt astronoom Mingde Ding van de Nanjing-universiteit in China, een van de auteurs.
Het leek onwaarschijnlijk dat het vrijkomen van energie in de corona kan leiden tot een verstoring in de fotosfeer, omdat de dichtheid van de fotosfeer ongeveer een biljoen keer groter is dan die van de corona, zegt Ding. ‘Dat is alsof een mug een olifant omverduwt.’
Samenspel
Ding en zijn collega’s onderzochten gegevens van een telescoop voor zonnevlammen, de Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI). Ze onderzochten twintig zonnevlammen uit de meest recente zonnecyclus, tussen 2008 en 2019. Ze richtten hun pijlen vervolgens op 12 vlammen die tegelijkertijd met zonnebevingen gebeurden, en waarvoor voldoende gegevens beschikbaar waren.
Ze stelden vast dat 11 van de 12 zonnevlammen samenvielen met uitbarstingen van röntgenstraling. Die wijzen op de aanwezigheid van hoogenergetische elektronen, veel meer dan er gewoonlijk ontstaan bij zonnevlammen zonder zonnebevingen. Dit bevestigt dat de kolkende magneetvelden die zonnevlammen ontketenen, óók bundels van elektronen opwekken die de fotosfeer induiken.
Inwendige studie
Als astronomen zonnebevingen beter begrijpen, kunnen ze gebruikt worden om de lagen van de zon te onderzoeken waar ze doorheen trekken. ‘Met hulp van aardbevingen kunnen we het inwendige van de aarde bestuderen, en met zonnebevingen kunnen we het inwendige van de zon bekijken’, zegt natuurkundige Alexander Kosovichev van het New Jersey Institute of Technology in de VS. ‘Zo kunnen we dingen bekijken die we anders niet kunnen zien.’
Maar het werk zit er nog niet op. Onderzoekers worstelen nog met de vraag hoe de elektronen hun energie precies overbrengen op het plasma van de zon, om daar een beving te veroorzaken. Ook weten we niet of hetzelfde mechanisme schuilgaat achter de bevingen die plaatsvinden zónder dat er sterke röntgenstraling ontstaat.
Meerstappenplan
Het mechanisme achter de bevingen kent waarschijnlijk meerdere stappen, zeggen de onderzoekers. De elektronen hebben misschien hulp nodig om de fotosfeer binnen te dringen. En sommige bevingen lijken niet samen te vallen met de uitstoot van elektronen. ‘Ons werk biedt geen volledige verklaring voor alle soorten zonnebevingen. Het is alleen een mogelijk scenario voor het ontstaan van een beving’, zegt Dings collega, computerwetenschapper Hao Wu van de Nanjing-universiteit. ‘Het mysterie vereist nauwkeuriger waarnemingen.’
Wat ook nodig is, is een gedetailleerd model van hoe het plasma van de zon, de magneetvelden en de elektronen met elkaar wisselwerken. Er zijn nu verschillende ruimtessondes actief die de zon observeren. Die metingen kunnen astronomen helpen het mysterie verder te ontrafelen.
