medan världen har hanterat koronaviruspandemin har forskare vid University of Hawai ’ i Institute for Astronomy (IFA) arbetat hårt med att studera solkorona, den yttersta atmosfären i solen som expanderar till interplanetärt utrymme. Denna ström av laddade partiklar som strålar ut från solens yta kallas solvinden och expanderar för att fylla hela solsystemet.

solkoronans egenskaper är en följd av solens komplexa magnetfält, som produceras i solens inre och sträcker sig utåt. En ny studie av Ifa-doktoranden Benjamin Boe, publicerad onsdagen den 3 juni i Astrophysical Journal, använde totala solförmörkelseobservationer för att mäta formen på det koronala magnetfältet med högre rumslig upplösning och över ett större område än någonsin tidigare.

corona ses lättast under en total solförmörkelse—när månen är direkt mellan jorden och solen, blockerar solens ljusa yta. Betydande tekniska framsteg under de senaste decennierna har skiftat mycket av fokus till rymdbaserade observationer vid våglängder av ljus som inte är tillgängliga från marken eller till stora markbaserade teleskop som Daniel K. Inouye Solar Telescope på Maui. Trots dessa framsteg kan vissa aspekter av koronan endast studeras under totala solförmörkelser.det är därför Boes rådgivare och coronal research expert, Shadia Habbal, har lett en grupp eclipse chasers som gör vetenskapliga observationer under solförmörkelser i över 20 år. De så kallade ”solar wind sherpas” reser världen och jagar totala solförmörkelser, transporterar känsliga vetenskapliga instrument på flygplan, helikoptrar, bilar och till och med hästar för att nå de optimala platserna. Dessa solförmörkelse observationer har lett till genombrott i avslöja några av hemligheterna i de fysiska processer som definierar corona.

”corona har observerats med totala solförmörkelser i över ett sekel, men aldrig tidigare hade förmörkelsebilder använts för att kvantifiera sin magnetfältstruktur”, förklarade Boe, ”jag visste att det skulle vara möjligt att extrahera mycket mer information genom att tillämpa moderna bildbehandlingstekniker på solförmörkelsedata.”Boe spårade mönstret för fördelningen av magnetfältlinjer i koronan, med hjälp av en automatisk spårningsmetod applicerad på bilder av koronan som tagits under 14 förmörkelser under de senaste två decennierna. Dessa data gav chansen att studera förändringarna i koronan under två 11-åriga magnetiska cykler av solen.

Boe fann att mönstret för de koronala magnetfältlinjerna är mycket strukturerat, med strukturer som ses vid storleksskalor ner till upplösningsgränsen för kamerorna som används för observationerna. Han såg också mönstret förändras med tiden. För att kvantifiera dessa förändringar mätte Boe magnetfältvinkeln relativt relativt solens yta.

under perioder med minimal solaktivitet utstrålade Coronas fält nästan rakt ut ur solen nära ekvatorn och polerna, medan det kom ut i olika vinklar vid mitten av breddgraderna. Under maximalt solaktivitet var å andra sidan det koronala magnetfältet mycket mindre organiserat och mer radiellt.

”vi visste att det skulle bli förändringar över solcykeln”, påpekade Boe, ” men vi förväntade oss aldrig hur utvidgat och strukturerat koronalfältet skulle vara. Framtida modeller måste förklara dessa funktioner för att fullt ut förstå det koronala magnetfältet.”

dessa resultat utmanar de nuvarande antagandena som används vid koronalmodellering, vilket ofta antar att det koronala magnetfältet är radiellt bortom 2,5 solradier. Istället fann detta arbete att koronalfältet ofta var icke-radiellt till minst fyra solradier.

detta arbete har ytterligare konsekvenser inom andra områden av solforskning, inklusive bildandet av solvinden, som påverkar jordens magnetfält och kan ha effekter på marken, såsom strömavbrott.

” dessa resultat är av särskilt intresse för solvindbildning. Det indikerar att de ledande ideerna för hur man modellerar bildandet av solvinden inte är fullständiga, och så kan vår förmåga att förutsäga och försvara sig mot rymdväder förbättras,” sade Boe.teamet planerar redan sina nästa eclipse-expeditioner, med nästa planerade för Sydamerika i December i år.

resultaten publiceras i Juni 3rd-numret av Astrophysical Journal, och finns även i förtrycksform på ArXiv.