In een verbluffende vertoning van hemelse een-upmanship hebben wetenschappers voorheen ongeziene plasma-wervelingen ontdekt die over het oppervlak van de zon wervelen. Want blijkbaar was de gigantische vuurbal nog niet ingewikkeld genoeg.

De ontdekking, dankzij onderzoekers van het Amerikaanse National Science Foundation National Solar Observatory (NSF NSO), het Max Planck Instituut voor Zonnestelselonderzoek (MPS) in Duitsland, en het High Altitude Observatory (HAO) in de VS, gebruikte de NSF Daniel K. Inouye Zonne-telescoop - de grootste ter wereld - om deze kleine tornado's te spotten. De telescoop, gelegen op Hawaï, legde beelden vast die gedetailleerd genoeg waren om plasmabewegingen bloot te leggen die voorheen onzichtbaar waren, tot grote opluchting van zonnefysici die bijna door hun onderwerpen heen waren.

"Om de wervelingen te detecteren, moesten we structuren op het zonneoppervlak van ongeveer 20 kilometer groot oplossen," zei MPS-wetenschapper Michiel van Noort, co-auteur van de studie. "Dat is alsof je een euromunt van 180 kilometer afstand probeert te spotten, maar dan met een telescoop in plaats van een muntbediende verrekijker." Het team gebruikte een breedbandcamera van MPS om deze prestatie te leveren.

Deze wervelingen verschijnen langs de randen van granen - de kokende-bubbelachtige oppervlaktekenmerken van de zon die variëren van 500 tot 2.000 kilometer breed. Heet plasma stijgt, koelt af en zakt, waardoor een patroon ontstaat dat lijkt op kokende vloeistof. Nu hebben wetenschappers voor het eerst franje-achtige structuren langs de granenranden opgelost, die wervelende bewegingen ontwikkelen die lijken op brekende oceaangolven. Sommige van deze franjes zijn iets meer dan 20 kilometer breed, ongeveer zo groot als een kleine stad, maar op de zon is dat microscopisch.

De onderzoekers vermoeden dat deze wervelingen Kelvin-Helmholtz-instabiliteiten zijn, een fenomeen dat bekend is in de vloeistofdynamica wanneer twee vloeistoffen met verschillende snelheden bewegen, waardoor schuifkrachten ontstaan die golven en wervelingen voortbrengen. Dit zelfde proces vindt op aarde plaats in meren, wolken, en zelfs in de atmosferen van Jupiter en Saturnus, dus de zon doet gewoon mee met het feestje. Bij granenranden bewegen aangrenzende plasmalagen met verschillende snelheden, wat de perfecte omstandigheden biedt voor deze instabiliteiten.

Maar waarom zouden we ons druk maken om kleine zonne-wervelingen? Omdat ze misschien verklaren hoe de zon magnetische energie opslaat en vrijgeeft, inclusief via nanofakkels. Huidige theorieën suggereren dat magnetische energie zich opbouwt wanneer veldlijnen draaien als een opgerolde veer, en uiteindelijk energie vrijgeven via magnetische reconnectie. De grote vraag is wat die veldlijnen in de eerste plaats draait. Deze wervelingen, die continu verschijnen waar het magnetisch veld sterk is, zouden de boosdoeners kunnen zijn, die veldlijnen draaien als een kosmische pastamachine.

Bovendien zijn de mini-wervelingen zeer effectief in het mengen van gemagnetiseerd en niet-gemagnetiseerd plasma, waardoor magnetische velden van het oppervlak naar de atmosfeer kunnen bewegen. Dit zou de snelle 11-jarige magnetische cyclus van de zon kunnen verklaren, waar huidige modellen moeite mee hebben. De wervelingen zouden het ontbrekende stukje van de puzzel kunnen zijn, en laten zien dat minieme processen, op de grens van wat we kunnen oplossen, significant de aard van onze ster bepalen.

"De nieuw ontdekte plasma-wervelingen tonen op indrukwekkende wijze aan hoe minieme processen - op de grens van wat we kunnen oplossen met alle beschikbare technieken - significant de aard van onze ster bepalen," zei Sami K. Solanki, MPS-directeur en co-auteur. Dus, de volgende keer dat je een draaikolk in je badkuip ziet, onthoud dan: de zon heeft ze ook, en ze doen veel meer dan alleen je badwater ronddraaien.