Bagaimana atmosfer matahari bisa menjadi lebih panas, bukannya lebih dingin, semakin jauh Anda pergi dari permukaan matahari? Sebuah misi roket suborbital yang diluncurkan pada Juli 2012 baru saja memberikan sebagian besar teka-teki.
Permukaan matahari yang terlihat, atau photosphere, adalah 10.000 derajat Fahrenheit. Saat Anda bergerak keluar darinya, Anda melewati lapisan tipis gas atau plasma terionisasi yang disebut korona. Korona ini akrab bagi siapa saja yang telah melihat gerhana matahari total, karena ia berkilauan putih pucat di sekitar Matahari yang tersembunyi.
Tetapi bagaimana atmosfer matahari bisa lebih panas, bukannya lebih dingin, semakin jauh Anda pergi dari permukaan Matahari? Misteri ini telah membingungkan para astronom matahari selama beberapa dekade. Sebuah misi roket suborbital yang diluncurkan pada Juli 2012 baru saja memberikan sebagian besar teka-teki.
Imager Coronal Resolusi Tinggi, atau Hi-C, mengungkapkan salah satu mekanisme yang memompa energi ke dalam korona, memanaskannya hingga suhu hingga 7 juta derajat F. Rahasianya adalah proses rumit yang dikenal sebagai penyambungan kembali magnetik.
"Ini adalah pertama kalinya kami memiliki gambar pada resolusi yang cukup tinggi untuk secara langsung mengamati koneksi ulang magnetik," jelas astronom Smithsonian Leon Golub (Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian). "Kita bisa melihat detail di korona lima kali lebih halus daripada instrumen lainnya."
Ini adalah salah satu gambar dengan resolusi tertinggi yang pernah diambil dari korona matahari, atau atmosfer luar. Itu ditangkap oleh High Resolution Coronal Imager NASA, atau Hi-C, dalam panjang gelombang ultraviolet 19,3 nanometer. Hi-C menunjukkan bahwa Matahari itu dinamis, dengan medan magnet yang terus-menerus melengkung, memutar, dan bertabrakan dalam semburan energi. Ditambahkan bersama-sama, semburan energi itu dapat meningkatkan suhu korona hingga 7 juta derajat Fahrenheit ketika Matahari sangat aktif.
Kredit: NASA
“Tim kami mengembangkan instrumen luar biasa yang mampu resolusi gambar revolusioner dari atmosfer matahari. Karena tingkat aktivitasnya, kami dapat dengan jelas fokus pada sunspot aktif, sehingga memperoleh beberapa gambar yang luar biasa, ”kata ahli heliofisik Jonathan Cirtain (Marshall Space Flight Center).
Kepang dan loop magnetik
Aktivitas Matahari, termasuk suar matahari dan erupsi plasma, ditenagai oleh medan magnet. Kebanyakan orang terbiasa dengan magnet batang sederhana, dan bagaimana Anda bisa menaburkan besi di sekitar satu untuk melihat bidangnya berulang dari satu ujung ke ujung lainnya. Matahari jauh lebih rumit.
Permukaan Matahari seperti kumpulan magnet sepanjang ribuan mil yang tersebar di sekitar setelah mendidih dari dalam Matahari. Medan magnet muncul dari satu tempat dan berputar ke tempat lain. Plasma mengalir di sepanjang ladang itu, menguraikannya dengan benang bercahaya.
Gambar-gambar dari Hi-C menunjukkan medan magnet terjalin yang dijalin seperti rambut. Ketika kepang-kepang itu rileks dan diluruskan, mereka melepaskan energi. Hi-C menyaksikan satu peristiwa seperti itu selama penerbangannya.
Ini juga mendeteksi area di mana garis-garis medan magnet bersilangan dalam X, kemudian diluruskan ketika bidang-bidang tersebut terhubung kembali. Beberapa menit kemudian, tempat itu meletus dengan sinar matahari mini.
Hi-C menunjukkan bahwa Matahari itu dinamis, dengan medan magnet yang terus-menerus melengkung, memutar, dan bertabrakan dalam semburan energi. Ditambah lagi, ledakan energi itu dapat meningkatkan suhu korona hingga 7 juta derajat F ketika Matahari sangat aktif.
Memilih target
Teleskop di atas Hi-C memberikan resolusi 0,2 arcseconds - seukuran sepeser pun terlihat dari 10 mil jauhnya. Itu memungkinkan para astronom mencari detail berukuran hanya 100 mil. (Sebagai perbandingan, Matahari memiliki diameter 865.000 mil.)
Hi-C memotret Matahari dalam sinar ultraviolet pada panjang gelombang 19,3 nanometer - 25 kali lebih pendek dari panjang gelombang cahaya tampak. Panjang gelombang itu terhalang oleh atmosfer Bumi, jadi untuk mengamatinya para astronom harus berada di atas atmosfer. Penerbangan suborbital roket memungkinkan Hi-C untuk mengumpulkan data selama lebih dari 5 menit sebelum kembali ke Bumi.
Hi-C hanya bisa melihat sebagian dari Matahari, jadi tim harus mengarahkannya dengan cermat. Dan karena Matahari berubah setiap jam, mereka harus memilih target pada menit terakhir - hari peluncuran. Mereka memilih daerah yang berjanji akan sangat aktif.
"Kami melihat salah satu daerah aktif terbesar dan paling rumit yang pernah saya lihat di Matahari," kata Golub. "Kami berharap bahwa kami akan melihat sesuatu yang benar-benar baru, dan kami tidak kecewa."
Langkah selanjutnya
Golub mengatakan bahwa data dari Hi-C terus dianalisis untuk wawasan lebih lanjut. Para peneliti adalah daerah perburuan di mana proses pelepasan energi lainnya terjadi.
Di masa depan, para ilmuwan berharap untuk meluncurkan satelit yang dapat mengamati Matahari secara terus-menerus dengan tingkat ketelitian yang sama.
“Kami belajar banyak hanya dalam lima menit. Bayangkan apa yang bisa kita pelajari dengan menyaksikan Matahari 24/7 dengan teleskop ini, ”kata Golub.
Melalui Harvard-Smithsonian CFA