Napkitörések és koronakidobódások akkor jönnek létre, amikor a Nap mágneses erővonalai összegabalyodnak, majd hirtelen újra összekapcsolódnak. Bár a naptevékenység közvetlen kiváltó oka már ismert volt, azt eddig kevésbé értették a szakemberek, hogy pontosan mi is csavarja össze ezeket az erővonalakat. A Hawaii-szigetekhez tartozó Mauin működő Daniel K. Inouye Naptávcső legújabb megfigyelései most közelebb vihetnek a válaszhoz.

A négyméteres Inouye Naptávcső a jelenleg üzemelő napkutató teleszkópok közül a legkorszerűbb és legerősebb. A műszer által rögzített felvételeken a tenger megtörő hullámaihoz vagy homokdűnékhez hasonló mintázatok rajzolódtak ki a Nap felszínén. A kutatók úgy vélik, hogy ezeket a képződményeket az úgynevezett Kelvin–Helmholtz-instabilitás hozza létre. Ez a fizikai jelenség – amely két, egymás mellett eltérő sebességgel mozgó folyadékréteg határán alakít ki örvényeket – a földi tavakban és óceánokban már régóta ismert, de gázokban és a napszélben is megfigyelték már.

Az Inouye Naptávcső képei arról is árulkodnak, hogy ezek a plazmaörvények erősen mágnesezettek. Jellemzően azokon a területeken bukkantak fel, ahol eleve erős volt a mágneses tér.

David Kuridze, az amerikai Nemzeti Napobszervatórium kutatója csapatával számítógépes szimulációkat hívott segítségül a felvételek elemzéséhez. Kiderült, hogy az örvényszerű képződmények a mágneses területek peremén, egymástól nagyságrendileg 50–65 kilométeres távolságra helyezkednek el.

A Nap felszínén zajló, leginkább fortyogásra emlékeztető folyamatos mozgás 500–2000 kilométer széles granulációs cellák formájában nyilvánul meg, amelyek kölcsönhatásba lépnek a mágneses struktúrákkal. Ennek a folyamatnak a hatására a plazmarétegek elcsúsznak egymás mellett, megteremtve a feltételeket a Kelvin–Helmholtz-instabilitás kialakulásához.

Az ily módon létrejövő örvények aztán valósággal összecsavarják a mágneses erővonalakat. Amikor ezek az erővonalak a későbbiekben újrakapcsolódnak, hatalmas mennyiségű mágneses energia szabadul fel, ami napkitöréseket és koronakidobódásokat eredményezhet.

A csillagászok szerint a most rögzített képsorozatok azt bizonyítják, hogy a Nap felszínén a korábban feltételezettnél nagyságrendekkel összetettebb és dinamikusabb folyamatok zajlanak.

A frissen megfigyelt jelenség ráadásul egy másik régóta fennálló napfizikai rejtély megoldásában is segítséget nyújthat. Jól ismert tény, hogy míg a Nap magjában mintegy 15 millió Celsius-fok uralkodik, addig a felszín hőmérséklete mindössze 5500 Celsius-fok körül mozog. Ennek ellenére a felszínen túli külső légkör (a korona) hőmérséklete ismét több millió fokra ugrik.

A Kelvin–Helmholtz-instabilitás rendkívül hatékonyan gyorsítja a tömeg- és energiaáramlást. Hatására a mágnesezett és a mágneses térrel nem rendelkező plazma összekeveredik, ami megkönnyíti a mágneses tér behatolását és elterjedését a Nap légkörében, ezáltal pedig jelentősen hozzájárulhat annak extrém felmelegedéséhez.

A Nap mágneses terét alapvetően olyan dinamófolyamatok generálják, amelyek a csillag forgási energiáját alakítják át mágneses energiává. Mivel a Nap mágneses ciklusa csupán 11 évig tart, a létrejövő mágneses fluxusnak meglehetősen gyorsan el kell oszlania – egy olyan jelenség ez, amit a jelenlegi modellek eddig nehezen tudtak maradéktalanul megmagyarázni. A kutatók most úgy vélik, hogy éppen a Kelvin–Helmholtz-instabilitás lehet a hiányzó mágneses diffúzió egyik legfőbb forrása.

• A különleges megfigyeléseket és az abból levont következtetéseket részletező tanulmány a rangos Nature folyóiratban látott napvilágot.