Aan het oppervlak van de zon ontstaan continu protuberansen. Dat zijn bogen van gemagnetiseerd plasma die in de ijle zonneatmosfeer blijven zweven door magneetkracht. Een protuberans is vele malen groter dan de aarde en tot honderden malen dichter en koeler dan zijn omgeving. Plasmafysici dr. Jan-Willem Blokland van FOM-Instituut Rijnhuizen en prof.dr. Rony Keppens van de Universiteit Leuven presenteren nu een model dat het bewegende zonneplasma voor het eerst tot in detail beschrijft. De twee natuurkundigen publiceerden twee papers over hun resultaten in Astronomy & Astrophysics.
Het plasma waar onze zon en andere sterren uit bestaan is materie van zo'n hoge temperatuur, dat de atomen opbreken in geladen deeltjes. Plasma stroomt zoals een gas en reageert daarnaast sterk op elektrische en magnetische velden. Het plasma wekt zulke velden ook op door zijn eigen beweging. Het is bijna onhaalbaar om in een computermodel rekening te houden met al die wisselwerkingen. Daarom beschrijven onderzoekers plasma vaak met vereenvoudigde rekenmodellen, waarin bijvoorbeeld variaties in de druk of in het omringende magneetveld niet worden meegenomen. Blokland en Keppens slaagden erin al die verschijnselen wél realistisch te modelleren met de gekoppelde computermodellen FINESSE en PHOENIX.
Protuberans gaat over in een coronal mass ejection
(uitbarsting van plasma) (c) NASA's Solar Dynamics Observatory
Een goed voorbeeld van het complexe zonneplasma zijn de protuberansen die boven het oppervlak van de zon zweven. Het zijn enorme bogen van gloeiendheet plasma dat gevangen zit in de magneetvelden van de zon. Volgens theoretisch natuurkundige Jan-Willem Blokland bestaan de plasmabogen uit trillende buizen van geladen deeltjes, met hete en koude
binnenschillen. "In die protuberansen gebeurt een hoop", legt Blokland uit. "Net als in een gitaarsnaar lopen er trillingen door zo'n protuberans. Alles reageert op alles: golvende bewegingen van het plasma, maar ook van de elektromagnetische velden. Het resultaat is een hele serie van modes, aangeslagen toestanden van de plasmaboog."
Blokland en Keppens rekenen voor hoe je het complexe samenspel in een protuberans kunt beschrijven. Daardoor kunnen ze voorspellen, op welke manieren zo'n gespannen
plasmaboog kan trillen en bewegen: alsof je voor het eerst een catalogus hebt van de verschillende trillingen die een aardbeving opwekt in de aarde. De twee onderzoekers denken met zulke prominence seismology veel meer inzicht te krijgen in het gedrag van onze ster: "Als je eenmaal weet hoe welke trillingen en bewegingen er in zo'n gespannen snaar van plasma voorkomen, kun je uit satellietwaarnemingen veel meer afleiden over wat er precies plaatsvindt op de zon.
Het FINESSE / PHOENIX-rekenmodel waarmee Blokland en Keppens protuberansen beschrijven komt oorspronkelijk uit de wereld van kernfusie.
FOM
Computermodel voor kernfusie verklaart plasmabogen op de zon
