A szoláris szpikulákat régóta vizsgálják a tudósok, de keletkezésüket még nem sikerült teljes mértékben megmagyarázni.
Magyar, indiai és brit csillagászok egy csoportja most polimerfizikusokat hívtak segítségül, hogy laboratóriumi körülmények között vizsgálhassák a jelenséget. Egy elfektetett, bekapcsolt hangszóróra folyadékoldatot öntöttek, amely a rezgés hatására függőleges jeteket lövellt ki. A polimerfolyadékok speciális tulajdonsága, hogy alkotóelemeik összekapcsolódnak egy kitüntetett irányban - éppen úgy, mint ahogy a Nap plazmáját alkotó elemek is sugarakba rendeződnek a mágneses tér mentén. A hangszóróra azért volt szükség, mert a tudósok így tudták szimulálni a Nap felszínére merőleges rezgését (a globális szoláris oszcillációt).
A kísérlettel a Piyali Chatterjee (Indiai Asztrofizikai Intézet / Bengaluru) és Erdélyi Róbert (ELTE Csillagászati Tanszék/ Sheffieldi Egyetem) által vezetett nemzetközi tudóscsoport első ízben bizonyította, hogy a napszpikulák keletkezését és nagy számát egy régről ismert, egyszerű mechanizmus, a konvekció okozhatja.
A mechanizmus - ahhoz hasonlóan, ahogy melegítés közben az edényben forr a víz - nagyjából periodikus, igen erős lökéseket gyakorol a plazmára a napfelszín (a fotoszféra) fölött elhelyezkedő vékony rétegben, vagyis a kromoszférában. A kromoszféra anyaga körülbelül 500-szor könnyebb, mint a fotoszféráé, ami azt jelenti, hogy ezek a konvekciós mozgás által generált, alulról érkező erős lökések a kromoszférikus plazmát hosszúkás, 300-1000 kilométer széles és 5 ezer-30 ezer kilométer magas, henger alakú jetek formájában lövik ki.
A Nap atmoszférájában sok, különféle magasságú és sebességű szpikulát látnak a tudósok, és éppen ez a sokféleség nehezíti a kialakulásuk megértését. A polimerfolyadék-kísérlettel azonban a kutatócsoportnak sikerült azt is megmutatnia, hogy a Nap konvekciója önmagában is sokféle különböző anyagkiáramlást képes kialakítani. Amikor ugyanis kilövellés közben a konvekcó által gerjesztett hullámok amplitúdója túlságosan megnő, nemlineáris hullámtörés keletkezik. Ez a jelenség máshol is megfigyelhető, például az óceánok nagy hullámmozgásaiban vagy a galaxisok spirálkarjaiban.
"A kutatás során közvetlen bizonyítékot kerestünk arra, hogyan lehet jelen mintegy 3 millió szpikula egyszerre a Nap felszínén, és a polimer folyadékok fizikájába nyújtott egyedi bepillantás valóban alapvető felfedezést tett lehetővé" - magyarázta Erdélyi Róbert csillagász.
A kutatás azért is számít rendkívül fontosnak a szakterületen, mert a szpikulák nagy száma miatt a kutatók feltételezik, hogy a plazmakilövellések kulcsszerepet játszanak a Naprendszer tömeg- és energiaszállításban. Ennek mikéntjére azonban a modern plazma-asztrofizika még nem talált magyarázatot.
A kutatás az ELTE-n a Felsőoktatási Intézményi Kiválósági Program (FIKP) asztro- és részecskefizikai tématerületének keretében zajlik, Frei Zsolt vezetésével. A csoport magyar tagjai az IRIS űreszköz által készített megfigyelések adatainak elemzéséhez és annak elméleti értelmezéséhez járultak hozzá szakértelmükkel.
Az eredményeket összegző tanulmány március 3-án jelent meg a Nature Physics lapban, illetve a SharedIt-en is olvasható.
