Po przeanalizowaniu danych z dziesięcioletnich obserwacji kosmicznego obserwatorium Solar Dynamics Observatory naukowcy po raz pierwszy odkryli na Słońcu długie oscylacje o okresie 27 dni, które pojawiają się na powierzchni gwiazdy. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
W latach 60. fizycy Słońca odkryli miliony modów akustycznych o krótkich okresach około pięciu minut, które są wzbudzane przez turbulencje konwekcyjne w pobliżu powierzchni gwiazdy. Te pięciominutowe oscylacje są nieustannie obserwowane przez teleskopy naziemne i kosmiczne, a heliosejsmolodzy z powodzeniem wykorzystali je do badania wewnętrznej struktury i dynamiki naszej gwiazdy – podobnie jak sejsmolodzy badają wewnętrzną strukturę Ziemi.
Co więcej, ponad 40 lat temu naukowcy przewidywali, że poza krótkimi oscylacjami w gwiazdach istnieją znacznie dłuższe, ale nie zostały jeszcze wykryte.
Obserwatorium Solar Dynamics (SDO) NASA zostało uruchomione w 2010 roku. W tym czasie przesłała na Ziemię ponad sto milionów obrazów. Po ich przeanalizowaniu naukowcy po raz pierwszy odkryli na Słońcu oscylacje długookresowe, porównywalne z 27-dniowym okresem rotacji Słońca. Oscylacje pojawiają się na powierzchni Słońca w postaci wirów poruszających się z prędkością około pięciu kilometrów na godzinę.
„Długoterminowe oscylacje zależą od rotacji Słońca, nie mają charakteru akustycznego” – powiedział w komunikacie prasowym dyrektor badawczy Laurent Gizon z Instytutu Badań Układu Słonecznego im. Maxa Plancka i Uniwersytetu w Getyndze. na powierzchni Słońca przez wiele lat. Ciągłe obserwacje heliosejsmiczne i magnetyczne na pokładzie SDO są do tego idealne.
Naukowcy zarejestrowali dziesiątki trybów drgań – każdy z własnym okresem i zależnością przestrzenną. Niektóre osiągają maksymalną prędkość na biegunach, inne na średnich szerokościach geograficznych, a jeszcze inne na równiku. Tryby o największej prędkości w pobliżu równika to tryby Rossby'ego, które naukowcy zidentyfikowali już w 2018 roku.
Korzystając z modeli komputerowych, autorzy wykazali, że wykryte oscylacje są modami rezonansowymi i zawdzięczają swoje pochodzenie różnicowej rotacji Słońca.
„Modele pozwalają zajrzeć do wnętrza Słońca i określić pełną trójwymiarową strukturę oscylacji” – wyjaśnia jeden z autorów artykułu, doktorant Yuto Bekki z Instytutu Badań Układu Słonecznego im. Maxa Plancka.
Naukowcy odkryli, że oscylacje są wrażliwe na wewnętrzne procesy Słońca, w szczególności na siłę ruchów turbulentnych i związaną z tym lepkość ośrodka słonecznego, a także siłę ruchów konwekcyjnych.
„Odkrycie nowego typu oscylacji Słońca jest ekscytujące, ponieważ pozwala nam wyciągać wnioski na temat wewnętrznych właściwości, takich jak siła ruchu konwekcyjnego, które ostatecznie napędzają dynamo słoneczne” – mówi Laurent Guizon.