Deze nanovlammen zijn mogelijk verantwoordelijk voor de raadselachtige hoge temperatuur van de buitenste atmosfeer van de zon.

Het heeft even geduurd, maar onderzoekers hebben mogelijk heuse ‘nanovlammen’ gevonden. Wetenschappers vermoeden dat deze nanovlammen verantwoordelijk zijn voor de enorm hoge temperatuur van de buitenste atmosfeer van de zon. Het onomstotelijke bewijs hiervoor bleef echter lange tijd uit. Maar nu hebben astronomen mogelijk voor het eerst de opkomst en de ondergang van zo’n vermeende nanovlam vastgelegd.

Zonnecorona
Eén van de grootste mysteries op onze moederster is de opmerkelijke hitte van de buitenste atmosfeer van de zon – ofwel de corona. Hoe kan het dat deze zo ongelofelijk heet is? Ondanks dat de atmosfeer veel verder van de zonnekern verwijderd is, is deze miljoenen graden Celsius heter dan de lagen eronder. Hoewel de oorzaak van de hete corona lange tijd een raadsel was, veronderstellen onderzoekers dat kleine zonnevlammetjes – ofwel nanovlammen – een vinger in de pap hebben. Eén probleem. Want onderzoekers hadden nog nooit het bestaan van zo’n betreffende nanovlam bevestigd.


Nanovlammen
Nanovlammen zijn hele kleine uitbarstingen op de zon. Ze produceren maar één miljardste van de energie van een reguliere zonnevlam. Dat onderzoekers nog nooit met hun eigen ogen nanovlammen hadden gespot, is dus op zich niet zo vreemd. “Ze zijn buitengewoon moeilijk te observeren,” zegt onderzoeksleider Shah Bahauddin. “Ze zijn klein en kortstondig. Bovendien zijn onze telescopen pas recent krachtig genoeg. Het zien van een kleine flits is overigens niet voldoende – er is veel meer nodig voordat we echt kunnen zeggen dat we een nanovlam hebben gezien. Uit de theorie weten we wel waar we op moeten letten en welke ‘vingerafdruk’ een nanovlam achterlaat.”

Stormen
Maar nu lijken nieuwe waarnemingen het oude raadsel omtrent de zonneatmosfeer op te lossen. In een studie onderzocht Bahauddin kleine, heldere ‘stormen’ die hij had opgemerkt in de laag net onder de super hete corona. “Ik dacht dat deze stormen de omringende atmosfeer mogelijk iets verwarmden,” legt hij uit. Bahauddin bestudeerde beelden vervaardigd door NASA’s Interface Region Imaging Spectrograph. En dat leidde tot twee opvallende ontdekkingen. Ten eerste waren deze stormen ongelofelijk heet; miljoenen graden warmer dan hun omgeving. Maar, nog vreemder, deze warmte werd op een ongebruikelijke manier verspreid; anders dan in de meeste andere fysieke systemen.

De waargenomen heldere stormen die mogelijk de vermeende nanovlammen vertegenwoordigen. Afbeelding: NASA

Hoewel de zon voornamelijk uit waterstof en helium bestaat, bevat hij ook kleinere hoeveelheden van elk ander element. En in de waargenomen stormen waren op de een of andere manier de zwaardere elementen – zoals silicium – veel heter en energieker dan lichtere elementen zoals zuurstof. “Als je een lichte bal over de vloer laat rollen, komt hij veel verder dan een zware bal,” legt Bahauddin uit. “Maar in ons geval schoten de zwaardere elementen met bijna 100 kilometer per seconde weg, terwijl de lichtere bijna niet vooruitkwamen. Dat was volledig tegen ons gevoel in.”


Verwarmingsmechanismen
De onderzoeker bracht de volgende jaren door met het uitvoeren van computersimulaties en het testen van verschillende verwarmingsmechanismen. En uiteindelijk kwam hij tot de conclusie dat slechts één verwarmingsmechanisme het waargenomen effect kon produceren: de warmte moest afkomstig zijn van hetzelfde mechanisme dat de drijvende kracht is achter zonnevlammen. De volgende stap was om te verifiëren of de stormen ook daadwerkelijk de corona verhitten.

Levenscyclus
Wederom wendden de onderzoekers zich tot NASA’s telescopen waarmee het extreem hete plasma waargenomen kan worden dat alleen in de corona te vinden is. “En daar was het,” zegt Bahauddin. “We zagen een heldere flits, opgevolgd door een extreme verwarming van de corona van meerdere miljoenen graden Celsius.” Het betekent dat onderzoekers nu mogelijk voor het eerst de volledige levenscyclus van een vermeende nanovlam hebben vastgelegd; van heldere oorsprong tot zijn zinderende ondergang. In totaal documenteerde Bahauddin tien gevallen van heldere stormen die een vergelijkbaar effect hadden op de corona. Toch aarzelt hij om deze stormen daadwerkelijk als nanovlammen aan te merken. “Niemand weet het eigenlijk, want niemand heeft het eerder gezien,” zegt hij. “Het is – laten we het zo zeggen – een weloverwogen gok.”

Om de theorie hard te maken hoeven onderzoekers eigenlijk alleen nog maar aan te tonen dat deze heldere uitbarstingen vaak genoeg voorkomen – overal in de zon – om de extreme hitte van de corona te kunnen verklaren. Dat onderzoek is nog in volle gang. Maar het observeren van deze kleine stormen terwijl ze de zonne-atmosfeer verwarmen, is een overtuigend begin.