Telescopul Inouye a filmat vârtejuri de plasmă pe Soare care ar putea rezolva un mister de 50 de ani

Există ceva ciudat la Soare: pe măsură ce te îndepărtezi de suprafața sa, temperatura crește. Fotosfera — stratul vizibil care emite lumina pe care o vedem — se află la aproximativ 5.700 de grade Celsius. Cromosfera, deasupra ei, atinge zeci de mii de grade. Iar coroana, imensa atmosferă exterioară a Soarelui, arde la unu până la trei milioane de grade, fiind de aproape 200 de ori mai fierbinte decât stratul de dedesubt.

Aceasta a fost una dintre cele mai persistente probleme nerezolvate din astrofizică, timp de aproximativ 50 de ani. Căldura curge de la cald la rece — termodinamică de bază. O coroană mai fierbinte decât suprafața pe care o încoronează sfidează intuiția și, totuși, apare în jurul fiecărei stele de pe cer. Energia care o încălzește trebuie să vină de undeva. Zeci de ani de teorii au propus mecanisme; niciunul nu a închis cazul.

Răspunsul ar putea trăi în vârtejuri de 20 de kilometri lățime.

Lecturi recomandate1.775 °C separă zorii de amurg pe această planetă extraterestră — JWST a cartografiat în premieră motivul

Cum au făcut-o

Telescopul Solar NSF Daniel K. Inouye — un instrument de 4 metri amplasat aproape de vârful Haleakalā, Maui, și cel mai puternic telescop solar din lume — a capturat imagini ale fotosferei solare cu o rezoluție care nu fusese posibilă până acum. Pentru a detecta structurile pe care echipa le căuta, aveau nevoie să rezolve detalii de aproximativ 20 de kilometri pe o stea aflată la 150 de milioane de kilometri distanță.

La acea scară, imaginile au dezvăluit ceva ce niciun instrument anterior nu arătase: structuri asemănătoare unor franjuri la marginile granulelor solare, celule convective de aproximativ 500 până la 2.000 de kilometri lățime care plachează fotosfera ca un câmp enorm de bule care se agită lent. De-a lungul acestor margini, straturile adiacente de plasmă se mișcă cu viteze diferite. Forfecarea dintre aceste straturi declanșează instabilitatea Kelvin-Helmholtz — un fenomen de dinamică a fluidelor care curge stratul limită într-o cascadă de vârtejuri distanțate la 50 până la 65 de kilometri unul de altul.

Instabilitățile Kelvin-Helmholtz sunt bine documentate în alte părți: în fronturile meteorologice unde masele de aer rece și cald se întâlnesc, în termoclina oceanelor, în benzile de nori ale lui Jupiter și în magnetopauza Pământului unde vântul solar întâlnește câmpul magnetic al planetei. Până acum, niciun instrument nu le rezolvase operând pe fotosfera Soarelui. Apertura de 4 metri a telescopului Inouye a făcut posibilă detectarea pentru prima dată.

Ce fac vârtejurile

Instabilitățile de la marginile granulelor par să acționeze ca un mecanism de transport al fluxului magnetic prin atmosfera solară. Pe măsură ce straturile de plasmă se rotesc unele în jurul altora, liniile de câmp magnetic care le străbat sunt răsucite, întinse și împinse în sus. Analiza echipei sugerează că aceste vârtejuri sunt o sursă a „difuziei magnetice lipsă” pe care modelele teoretice ale interiorului solar au cerut-o, dar nu au putut localiza — un mecanism pentru ca fluxul să se deplaseze peste liniile de câmp magnetic mai rapid decât permite difuzia simplă.

O a doua implicație privește direct coroana. Liniile de câmp magnetic răsucite și comprimate stochează energie ca un arc spiralat. Când se reconectează — se rup într-o configurație de energie mai scăzută — eliberează acea energie rapid. Aceste explozii scurte se numesc nanoflare. Suficiente dintre ele, distribuite pe întreaga suprafață solară, ar putea susține coroana la temperaturile extreme observate. Vârtejurile Kelvin-Helmholtz ar putea fi cele care încarcă arcul.

„Credem că descoperirea instabilității Kelvin-Helmholtz în fotosfera solară este un pas major înainte în înțelegerea dinamicii și evoluției plasmei solare și stelare,” a declarat dr. David Boboltz, director adjunct al Observatorului Solar Național.

„Pentru a detecta vârtejurile, a trebuit să rezolvăm structuri de pe suprafața solară de aproximativ 20 de kilometri,” a notat coautorul Michiel van Noort de la Institutul Max Planck pentru Cercetare Solară, descriind provocarea observațională.

Ce nu rezolvă

Aceasta este o descoperire sugestivă, nu un răspuns final. Lucrarea documentează prezența instabilităților și rolul lor probabil în difuzia magnetică. Nu dovedește că vârtejurile Kelvin-Helmholtz pot explica singure întregul buget energetic al coroanei.

Problema încălzirii coronale a atras zeci de soluții propuse de-a lungul deceniilor — disiparea undelor Alfvén, reconectarea magnetică la scări mai mari, rezonanța ciclotronică și altele. Ceea ce oferă rezultatul Kelvin-Helmholtz este un motor plauzibil care operează la cea mai mică scară spațială rezolvată vreodată pe suprafața solară — un mecanism de jos în sus care le completează pe celelalte, nu le înlocuiește.

Vârtejurile au fost observate și într-o fereastră de lungime de undă limitată și în condiții specifice de activitate solară. Unele modele teoretice sugerează că instabilități suplimentare ar putea opera sub 20 de km — mai mici decât poate rezolva Inouye în prezent. Comportamentul lor pe întreaga gamă a condițiilor ciclului solar, în special în perioadele de activitate magnetică intensă, rămâne necaracterizat.

Ce urmează

Telescopul Solar Inouye este supus unor upgrade-uri de instrumente pentru a-și îmbunătăți acoperirea spectrală și sensibilitatea. Campaniile de observare viitoare sunt concepute pentru a captura regiunile de la marginile granulelor simultan în mai multe straturi atmosferice — legând vârtejurile fotosferice direct de semnăturile energetice măsurabile din cromosferă și coroana de deasupra.

Soarele se află în prezent într-o fază activă a ciclului său de 11 ani, o perioadă care produce o activitate magnetică mai intensă la marginile granulelor. Echipa se așteaptă ca aceasta să genereze instabilități Kelvin-Helmholtz mai dense și mai energetice — observații care ar trebui să cuantifice câtă energie livrează vârtejurile în sus.

Întrebări frecvente despre instabilitățile Kelvin-Helmholtz pe Soare

Ce este problema încălzirii coronale?

Fotosfera Soarelui (suprafața sa vizibilă) se află la aproximativ 5.700°C. Coroana — atmosfera sa exterioară care se întinde pe milioane de kilometri în spațiu — arde la unu până la trei milioane de grade. Deoarece energia curge de la cald la rece, iar coroana este mai departe de cuptorul nuclear din miezul Soarelui, temperatura sa extremă i-a nedumerit pe astrofizicieni timp de aproximativ cinci decenii. Vârtejurile Kelvin-Helmholtz sunt un mecanism candidat pentru livrarea energiei fotosferice în coroană.

Ce este instabilitatea Kelvin-Helmholtz?

Este un fenomen de dinamică a fluidelor numit după Lord Kelvin și Hermann von Helmholtz. Când două straturi de fluid (sau plasmă) se mișcă cu viteze diferite de-a lungul graniței lor comune, forța de forfecare dintre ele generează unde care se curbează în vârtejuri — similar cu spuma albă de pe valurile oceanului sau cu granița ondulată a norilor acolo unde o masă de aer rapidă alunecă pe lângă una staționară. Același proces pare să opereze acum pe suprafața Soarelui.

Cât de puternic este Telescopul Solar Inouye?

Telescopul Solar NSF Daniel K. Inouye, situat pe Haleakalā, Maui, Hawaii, la aproximativ 3.000 de metri altitudine, poartă cea mai mare oglindă solară din lume, de 4 metri diametru. Rezoluția sa este suficientă pentru a distinge detalii de 20 de km pe Soare — o stea aflată la 150 de milioane de kilometri distanță.

Rezolvă aceasta misterul încălzirii coronale?

Nu definitiv. Lucrarea stabilește că vârtejurile Kelvin-Helmholtz sunt reale, omniprezente și poartă un mecanism plauzibil de transport al energiei. Ceea ce nu cuantifică încă este dacă livrează suficientă energie pentru a susține întreaga coroană de un milion de grade. Observațiile de urmărire în timpul fazei active actuale a ciclului solar sunt așteptate să abordeze direct bugetul energetic.

Următorul pas al echipei Inouye este să urmărească vârtejurile prin mai multe straturi atmosferice simultan — de la fotosfera unde provin, prin cromosferă și până în coroană — pentru a trasa calea energetică de la sursa fotosferică până la plasma de un milion de grade de deasupra.

Referință: Kuridze et al., „Ubiquitous Kelvin–Helmholtz instabilities driving plasma mixing on the Sun,” Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10871-3

Etichete: știri, astronomie, coronal heating, inouye solar telescope, kelvin-helmholtz instabilities, plasma vortices

Conținut similar

Hubble a fotografiat cea mai mare pepinieră de planete — de 40 de ori cât sistemul solar

Marte a susținut sisteme magmatice similare celor de pe Pământ timp de miliarde de ani fără tectonică a plăcilor

Pământul s-a răcit timp de 60 de milioane de ani și nimeni nu știa unde a mers CO₂ — acum știm

Cobaltul ascundea stări cuantice care rezistă la temperatura camerei

James Webb găsește metan pe o planetă uriașă care nici nu arde, nici nu îngheață

Jupiter accelerează electroni aproape de viteza luminii, la fel ca supernovele