Grote zonnevlek – AR 2882 – begin actief te worden

Foto van AR 2882 gemaakt met SOHO. Rechtsonder ter vergelijking de aarde en Jupiter. Credit: ESA/NASA

Hij begon deze week als een grote, maar rustige zonnevlek: Active Region 2882, kortweg AR 2882. Maar nu begint hij actief te worden, zonnevlammen uit te braken, zoals het exemplaar hieronder, eentje van de C-klasse die op 8 oktober werd gezien met NASA’s Solar Dynamics Observatory, de sterkte was C2.7. Of er ook een coronale massa-ejectie, zoals dat heet, plaatsvond is niet bekend, dus we weten niet of dit uiteindelijk ook zal leiden tot poollicht.

Credit: NASA

AR 2882 heeft een zogeheten ‘beta-gamma’ magnetisch veld en dat betekent dat hij de bron kan zijn van nog sterkere M-klasse zonnevlekken – lees ook deze blog over die indeling van de vlammen. Toen ik las van de grote zonnevlek ben ik even in de tuin gaan staan – het is heerlijk najaarsweer – met m’n 11 cm Newton en smartphone eraan verbonden en toen heb ik onderstaande foto gemaakt, waarop goed het verschil te zien is tussen de donkere kern (umbra) en de lichtere penumbra (rand) van de grote vlek. Je ziet dat mijn kijker omkerend is, de vlek staat omgekeerd t.o.v. de vlek op de SOHO-foto.

Er lijkt een verband te zijn tussen de zonnecyclus en La Nina en El Nino

Kaart van afwijkende watertemperatuur [°C] in de oceanen gedurende de El Niño in december 1997. Credit: NOAA.

Een recent onderzoek heeft aanwijzingen opgeleverd dat er mogelijk een verband is tussen de zonnecyclus en de overgang van El Nino naar La Nina in de Stille Oceaan. In het blad Earth and Space Science verscheen dit vakartikel, waarin Robert Leamon (University of Maryland-Baltimore County) en z’n team ingaan op dat mogelijke verband. Daarbij hebben ze niet gekeken naar de bekende 11-jarige cyclus van de zonnevlekken, die zich kenmerkt doordat begin en einde nooit echt duidelijk zijn, maar nogal wazig en onvoorspelbaar. Wel keken ze naar de 22-jarige cyclus, die wat preciezer is en die het begin en einde van de cyclus van de magnetische polariteit van de zon markeren. Zo’n cyclus begint als er bij de polen twee banden met tegenovergestelde lading verschijnen, bij de ene pool een min- en bij de andere pool een plus-band. Gedurende de cyclus zakken de banden naar lagere breedtegraden richting evenaar van de zon en zodra de midden-breedtegraden worden bereikt, gelegen tussen polen en evenaar, beginnen er in de banden zonnevlekken te verschijnen. De cyclus eindigt zodra de twee banden elkaar bij de evenaar raken en ze elkaar wederzijds vernietigen, gepaard gaande met allerlei ’tsunami’s’ in wat men een ’terminator event’ noemt.

Zonnevlekken bij de evenaar van de zon. Credit: NASA/SDO.

Het zijn die terminator events van de zon die Leamon en z’n team bekeken hebben, specifieke momenten die vanaf begin jaren zestig bekend zijn. Al die momenten werden vergeleken met de temperatuur van het zeewater in de Stille Oceaan. Wat bleek: alle vijf terminator events in de periode tot 2010-11 vielen samen met het moment dat op aarde El Nino (als het zeewater warmer is dan gemiddeld) veranderd in een La Nina (als het zeewater juist kouder is dan gemiddeld). Ook het einde van de meest recente zonnevlekkencyclus lijkt samen te vallen met de start van een La Nina. Het verband tussen de cyclus van de zonnevlekken en de wisselingen van El Nino en La Nino zou op toeval kunnen berusten, maar de kans dat dat het geval is lijkt erg klein: 1 op 5000. Neem je de zesde terminator event erbij, die ook samenvalt met een switch van El Nino naar La Nina dan is die kans nog kleiner. Hoe het precies kan dat de zonnevlekkencyclus de weerseizoenen van La Nina en El Nino beïnvloed is niet bekend. Wellicht dat de zonnevlekkenactiviteit de hoeveelheid kosmische straling die de aarde bestookt beïnvloed, maar dan zit je met de vraag welk verband er is tussen de kosmische straling en het weer op aarde en ook dat verband is niet duidelijk. Bron: Eurekalert.

December 2019 door Belgische wetenschappers bevestigd als start van de nieuwe zonnecyclus

Montage van een volledige zonnecyclus. Credit: NASA

De zonneactiviteit varieert met een periode van ongeveer 11 jaar. Het tijdstip en sterkte van de maxima en minima van de zonnecyclus worden vastgesteld op basis van het aantal zonnevlekken. Deze zonnevlekkenindex wordt sinds 1981 bijgehouden en verspreid door het SILSO World Data Center dat deel uitmaakt van de Koninklijke Sterrenwacht van België.

De vorige cyclus bereikte in 2014 zijn bescheiden hoogtepunt en nam de laatste jaren geleidelijk in activiteit af. Dat het minimum er stond aan te komen, werd hoe langer hoe duidelijker door de steeds lagere zonnevlekkenindex en de steeds langere periodes van vlekkeloze dagen. Maand na maand heeft SILSO de algemene trend in de zonneactiviteit nauwlettend in de gaten gehouden. Het 13-maandelijkse gemiddelde van januari 2020, het gemiddelde over 6 maanden voor en 6 maanden na januari, steeg weer en dit voor het eerst sinds het vlekkenmaximum in 2014. Nu, september 2020, kan SILSO bevestigen dat het minimum tussen cyclus 24 en 25 inderdaad plaatsvond in december 2019. De nieuwe zonnecyclus is gestart en de zonneactiviteit stijgt naar het volgende maximum. De afgelopen zonnecyclus heeft precies 11 jaar geduurd, aangezien het laatste minimum plaatsvond in december 2008. De duur van een zonnecyclus kan variëren tussen 9 en 14 jaar, en bedraagt gemiddeld ongeveer 11 jaar. Cyclus 24 duurde dus net zo lang als het gemiddelde van alle eerdere zonnevlekkencycli.

Het tijdstip van dit minimum is een belangrijke parameter in wetenschappelijke modellen en voorspellingen van toekomstige zonneactiviteit. December 2019 valt binnen het vrij brede interval (juli 2019 tot september 2020) waarin het minimum zou liggen zoals voorspeld door het International Solar Cycle 25 Prediction Panel, ondersteund door NASA en NOAA, en waaraan SILSO deelneemt. Nu het tijdstip van het minimum officieel is vastgesteld, kan het panel de voorspelling van de volgende grote mijlpaal van de nieuwe cyclus verfijnen: het maximum, waarvan tot nu toe verwacht wordt dat het zal plaats hebben tussen 2023 en 2026. Lees zeker het NASA persbericht.

Een andere aanwijzing dat de overgang tussen de oude en de nieuwe cyclus heeft plaatsgevonden, komt uit de tellingen van individuele zonnevlekkengroepen die tot de oude en de nieuwe zonnecyclus behoren. Terwijl de meeste zonnevlekkengroepen tot september 2019 tot de vorige zonnecyclus behoorden, schakelde de dominantie in november 2019 over naar groepen van de nieuwe cyclus.

Credit: SILSO.

Deze overgang qua aantal actieve gebieden valt dus in oktober 2019. Dit komt vrij goed overeen met het hiervoor vermelde tijdstip van het zonnevlekkenminimum, en toont dus op een andere manier aan dat de nieuwe zonnevlekkencyclus de overhand heeft genomen sinds de start van 2020.

De nu waargenomen opwaartse trend zal naar verwachting de komende maanden geleidelijk aan versnellen. Een zon met meer zonnevlekken en meer zonneuitbarstingen staat dus zeker in het vooruitzicht. Bron: Koninklijke Sterrenwacht van België.

Meridionale stroming in convectiezone zon oorzaak van de zonnecyclus

Voorstelling van de meridionale stroming in de convectiezone van de zon. © MPS / Z.-C. Liang

Een internationaal team van onderzoekers (o.a. Max Planck Institute) heeft ontdekt dat de cyclus van de zonnevlekkenactivieit veroorzaakt wordt door een stroming van plasma in de convectiezone van de zon. De zonnecyclus duurt elf jaar , waarbij minima en maxima van zonnevlekken zich afwisselen en waarbij de magnetische polen van de zon omkeren. Na twee cycli, dus 22 jaar, is de magnetische cyclus van de zon helemaal rond. Vanaf het oppervlak van de zon tot een diepte van zo’n 200.000 km heeft de zon een convectiezone, waar heet plasma van – electrisch geleidend – geïoniseerd gas constant in beweging is. Die beweging kent twee componenten: eentje die te maken heeft met de ‘differentiële rotatie’ van de zon, die verschilt per breedtegraad – bij de evenaar bedraagt ‘ie 24,47 dagen voor één omwenteling, bij de polen 38 dagen. Maar nu blijkt er nog een beweging van het plasma te zijn, ontdekt door het team dat onder leiding stond van Laurent Gizon. Er is namelijk een tweede stroming, die van de evenaar van de zon naar de polen gaat. En die blijkt er op beide halfronden van de zon 22 jaar over te doen om één ronde te maken vanaf de evenaar via de polen en weer terug, precies de periode van één volledige magnetische cyclus van de zon. De meridionale stroming, zoals ‘ie wordt genoemd, gaat heel langzaam: aan het oppervlak gaat het plasma het snelst, zo’n 50 km/u, op een diepte van 200.000 km, waar het plasma weer terugstroomt richting de evenaar, gaat het zo’n 15 km/u, de snelheid van een hardloper.

De snelheid van de meridionale stroming. © MPS / Z.-C. Liang

Men kon die snelheden meten dankzij de techniek van de helioseismologie, waarbij men via geluidsgolven het binnenste van de zon bestudeerd, net zoals seismologen op aarde met trillingen bij aardbevingen het binnenste van de aarde bestuderen. Geluidsgolven in de zon hebben een periode van bijna vijf minuten en aan het oppervlak zijn ze te meten met behulp van instrumenten op of rond de aarde. Als de geluidsgolven met de stroming mee gaan dan bewegen ze iets sneller en als ze tegen de stroming ingaan remt dat hun snelheid. Die versnelling of vertraging is niet veel, de verandering van de periode van de geluidsgolven bedraagt minder dan een seconde. En toch kon Gizon z’n team die verandering meten. Ze maakten daarbij gebruik van de gegevens van de Michelson Doppler Imager (MDI) aan boord van ESA/NASA’s SOHO satelliet, die tussen 1996 en 2011 gegevens van de zon verzamelde en van de Global Oscillation Network Group (GONG), zes zonnetelescopen op aarde, die vanaf 1995 continu de zon in de gaten houden. Uit het onderzoek komt naar voren dat zodra de stroming in de diepte van de convectiezone bij de evenaar in de buurt komt er daar zonnevlekken aan de oppervlakte gaan ontstaan.

Hier het vakartikel over de ontdekking van de meridionale zone in de convectiezone van de zon, verschenen in Science. Bron: MPG.

Zon produceert sterkste zonnevlammen sinds oktober 2017

Het NASA Solar Dynamics Observatory (SDO) heeft op 29 mei j.l. op de zon een toename van zonnevlekactiviteit waargenomen alsmede de sterkste zonnevlammen sinds oktober 2017. Dit duidt er mogelijk op dat voor de zon een nieuwe zonnecyclus aanvangt. De op 29 mei gedetecteerde zonnevlammen worden geclassificeerd als M-klasse zonnevlammen. Zonnevlammen krijgen een classificatie van A, B, C, M of X, afhankelijk van hoe krachtig de straling die ze uitzenden bij het bereiken van de aarde is. Een M-klasse-uitbarsting is ‘middelgroot’ en als de straling de aarde rechtstreeks bereikt, kan dit korte radio-uitval over de polen en kleine stralingsstormen veroorzaken. De recent gesignaleerde zonnevlammen waren niet gericht op de aarde en vormden geen gevaar. Ze waren te zwak om de drempel te overschrijden waarop het NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) een waarschuwing zou activeren.

Lees verder

Zo te zien nadert de zon het minimum in z’n 24e cyclus

Credit: XRT mission / Royal Observatory of Belgium / Harvard Univ.

De zon heeft zoals we al lang weten in z’n activiteit een elfjarige cyclus. Hij zit nu in z’n 24e cyclus, de eerste begon februari 1755, toen voor het eerst de zon met telescopen (met filter) werd bestudeerd. De zon bevindt zich momenteel in het minimum van activiteit, hetgeen te merken is aan het weinige aantal zonnevlekken. Te zien aan de grafiek hierboven nadert ‘ie nu echt de bodem in z’n minimum en kan ‘ie langzaam weer opstomen naar het maximum in de volgende cyclus, #25. Er zijn al aanwijzingen voor dat opstomen, want er zijn al zonnevlekken waargenomen die de juiste magnetische polariteit hebben, behorend bij de volgende cyclus – zie de foto hieronder. Dat omkeren van de polariteit volgt uit de zogeheten Wet van Hale, waardoor cycli telkens verschillen in polariteit. Zonnevlek AR2744 is er echt eentje van de volgende cyclus.

Credits: NASA’s Solar Dynamics Observatory.

In de grafiek bovenaan is overigens ook een voorspelling opgenomen, de rode stippellijn. Die wijzen op een grote activiteit van de zon. Nou, we gaan het zien. Bron: Nine Planets.

We hebben een vlekkeloze zon

Credit afbeelding: NASA/SDO.

Mensen kunnen wel eens vlekkeloos zijn, maar onze zon is dat nu ook. Al 33 dagen is er geen zonnevlek op z’n oppervlak te zien en hij heeft dan ook het uiterlijk van een biljartbal, een oranje biljartbal zoals je op de foto hierboven ziet, vandaag (21 juni) gemaakt met NASA’s Solar Dynamics Observatory (SDO). Dat ‘ie zonder vlekken is kan wel kloppen, want in zijn elfjarige cyclus van zonnevlekkenactiviteit stevent de zon op een minimum af, dat volgens experts van NOAA en NASA ergens tussen juli 2019 en september 2020 moet vallen. En als dat ‘nadir’ gepasseerd is, zoals ze dat noemen, dan gaat ‘ie de andere kant op, richting maximum. Dat moet dan ergens in de periode 2023-2026 gaan gebeuren, met alle gevolgen (zoals noorderlicht en storingen van communicatieverkeer) als gevolg. Bron: Spaceweather.

Straling en getijdenwerking onderzoek bij TRAPPIST-1 biedt nieuw inzicht in zijn ‘bewoonbare zone’

Het TRAPPIST-1 stersysteem bevindt zich op 40 lichtjaar van de aarde en bezit zeven, qua omvang grofweg de aarde, exoplaneten die rond hun moederster een rode dwerg, cirkelen. Twee nieuwe studies o.l.v. de planetaire wetenschappers  Federico Fraschetti en Hamish Hay resp. van  het Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian en het Lunar and Planetary lab van de Universiteit van Arizona, hebben voor drie van deze zeven planeten de geschiktheid onderzocht voor wat betreft het aantreffen van leven ‘zoals wij dat kennen’ hier op aarde. Deze drie planeten werden tot studieobject verkozen omdat ze zich  in de zogeheten bewoonbare zone bevinden, de regio waar vloeibaar water kan stromen over het planeetoppervlak. Bij hun onderzoek lag de focus op de radiatie van de moederster, Fraschetti’s* team berekende hoe hard de hoge energie deeltjes door de moederster uitgestoten, de planeten raken en ze beïnvloeden. Hamish Hays bevindingen centreerden zich rond getijdenwerking van de TRAPPIST-1-planeten en hoe dit de planeten beïnvloedt en mogelijk vulkanische activiteit stimuleert wat op zijn beurt weer van zonlicht verstoken gebieden en oceanen zou kunnen verwarmen. Ook Hays studie ‘Tides between TRAPPIST-1 planets’** is net als Fraschetti’s artikel recentelijk  gepubliceerd in het Astrophysical Journal. Met deze studies waarbij men tot een herdefinitie van de bewoonbare zone wilde komen kwam men tot de conclusie dat deze factoren, straling en getijdenwerking, de planeten mogelijk toch geschikt maken voor het aantreffen van leven.
Lees verder

ALMA doet z’n eerste zonnewaarnemingen

ALMA neemt een reusachtige zonnevlek waar (golflengte 1,25 millimeter). Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Nieuwe opnamen, gemaakt met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, tonen details op de zon die doorgaans onzichtbaar zijn, waaronder een nieuwe kijk op het donkere, vervormde centrum van een zonnevlek die bijna twee keer zo groot is als de aarde. Het zijn de allereerste opnamen van de zon die zijn verkregen met een faciliteit waarvan ESO partner is. Ze zijn een belangrijke aanvulling op het scala aan waarnemingen dat wordt gebruikt om de fysica van onze nabije ster te onderzoeken. De ALMA-antennes zijn met opzet zo ontworpen dat ze de zon in beeld kunnen brengen zonder dat ze worden beschadigd door de intense hitte van het gebundelde zonlicht.

ALMA neemt de volledige zonneschijf waar. Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Astronomen hebben de capaciteiten van ALMA ingezet om de millimeterstraling vast te leggen die wordt uitgezonden door de chromosfeer van de zon – de laag net boven de fotosfeer, die het zichtbare oppervlak van de zon vormt. Het zonnecampagneteam, bestaande uit astronomen afkomstig uit Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië, heeft de opnamen gemaakt om aan te tonen dat ALMA in staat is om de zonneactiviteit te bestuderen op golflengten die buiten het bereik van specifieke zonneobservatoria op aarde liggen.

Door de eeuwen heen hebben astronomen de zon en haar dynamische oppervlak en energetische atmosfeer op allerlei manieren onderzocht. Maar om een nog completer beeld te krijgen, moeten astronomen haar over het hele elektromagnetische spectrum bestuderen, dus ook in het bereik van de millimeter- en submilimeterstraling die ALMA kan waarnemen.

Beeld van het zonneoppervlak met een inzet van een zonnevlek gezien met ALMA. Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA.

Omdat de zon vele miljarden keren helderder is dan de zwakke objecten die ALMA doorgaans waarneemt, zijn de ALMA-antennes specifiek ontworpen om de zon gedetailleerd in beeld te brengen met behulp van een techniek die radio-interferometrie heet, zonder dat de intense hitte van het gebundelde zonlicht schade kan opleveren. Het resultaat is een reeks opnamen die bewijzen dat ALMA de zon op unieke wijze kan bestuderen. De gegevens van de waarnemingscampagne worden deze week voor verdere analyse beschikbaar gesteld aan de wereldwijde astronomische gemeenschap.

Het team heeft een enorme zonnevlek waargenomen op golflengten van 1,25 en 3 millimeter. De ALMA-opnamen laten duidelijke temperatuurverschillen zien tussen de verschillende delen van de chromosfeer van de zon [1]Met een van de ALMA-antennes is, op een golflengte van 1,25 millimeter, ook de complete zonneschijf in kaart gebracht. Daarbij is een techniek gebruikt die fast-scanning wordt genoemd. Dankzij de … Continue reading. Het leren begrijpen van de opwarming en dynamica van de chromosfeer is een van de belangrijke onderzoeksdoelen waarop ALMA zich in de toekomst zal richten.

Zonnevlekken zijn tijdelijke structuren die ontstaan op plaatsen waar het magnetische veld van de zon extreem geconcentreerd en krachtig is. Ze hebben een lagere temperatuur dan de omgeving, waardoor ze relatief donker lijken.

De verschillen tussen de beide opnamen zijn het gevolg van de verschillende golflengten waarop deze zijn gemakt. Op kortere golflengten kunnen we dieper de zon in kijken. Opnamen op een golflengte van 1,25 millimeter laten dus een diepere laag van de chromosfeer zien, die dichter bij de fotosfeer ligt, dan die op een golflengte van 3 millimeter.

ALMA is de eerste ESO-partnersterrenwacht die astronomen in staat stelt om de meest nabije ster te onderzoeken – onze eigen zon. Alle overige ESO-faciliteiten van vroeger en nu moe(s)ten tegen de intense straling van de zon worden beschermd om schade te voorkomen. Dankzij de nieuwe ALMA-capaciteiten zullen nu ook zonneastronomen deel gaan uitmaken van de ESO-gemeenschap. Bron: ESO.

References[+]

References
1 Met een van de ALMA-antennes is, op een golflengte van 1,25 millimeter, ook de complete zonneschijf in kaart gebracht. Daarbij is een techniek gebruikt die fast-scanning wordt genoemd. Dankzij de nauwkeurigheid en waarnemingssnelheid die met een enkele ALMA-antenne kan worden bereikt, kan zo’n afbeelding van de zonneschijf in slechts een paar minuten worden gemaakt. Zulke kaarten brengen de temperatuurverdeling over de hele chromosfeer in beeld, maar zijn niet erg scherp. Ze zijn een aanvulling op de detailrijke interferometrische opnamen van afzonderlijke interessante gebieden.

Zon heeft weer eens vlekken

De zon was erg rustig afgelopen maanden, maar nu hebben zich een paar grote zonnevlekken ontwikkeld. Voor wie een kijker heeft met een deugdelijk zonnefilter zijn ze goed te zien. De zon schijnt er lustig op los deze dagen, waarmee ik bedoel dat het mooi weer is, dus we kunnen de vlekken mooi volgen terwijl ze door de zonnerotatie naar de rand verplaatsen.