ROMFORSK-Program for romforskning

I 1908 målte Hale solens magnetfelt, og Solen ble dermed den første stjernen der magnetfelt var påvist. Siden den gang har solforskere utviklet et stort antall instrumenter og metoder for å måle solens magnetfelt og forsøkt å forklare disses virkning på såvel Solen selv som på den omsluttende heliosfæren - solens ytterste lag, som fyller hele solsystemet til langt utenfor Neptuns bane. Opprinnelsen og utviklingen av magnetfeltet er en nøkkelingrediens i forståelsen av solens virkemåte. Enn videre er stigningen av magnetfelt opp i solens ytre atmosfære et viktig element i disse lagenes - kromosfæren, det røde laget rett over overflaten, og koronaen, den meget varme 'solens krone' - svært urolige liv. Den oppnådde forståelsen er avhengig av den hurtige utviklingen i både observasjonsteknikker og regnemaskinsmodellering de siste årene. Solens aktivitet og den høye temperaturen i de ytre lagene er et resultat av samspillet mellom bevegelser i konveksjonslaget (like under soloverflaten) og magnetfeltet. Som sagt så er forståelsen av denne koblingen kommet som et resultat av forbedringer i modellene som beskriver solen de siste ti-årene. Tross dette er det fortsatt sprik mellom det man observerer og de kunstige observable modellene produserer. Et hovedmål for dette prosjektet er å bestemme om dette spriket skyldes manglende forståelse av magnetfeltets utvikling og oppstigning mot de høyere lagene. Enn videre så er det blitt klart at det å måle magnetfeltet i fotosfæren, under de viktige endringer som skjer i kromosfæren, ikke gir nok informasjon til å forstå alle prosesser som varmer opp de ytre sollagene og skaper utbrudd og eksplosjoner på Sola. I løpet av prosjektet er det samlet inn data og beregnet modeller av magnetfelt som stiger opp i de øvre lagene av solatmosfæren. Observssjonsdata ble innsamlet ved det svenske soltårnet på La Palma og samtidig med IRIS, en amerikansk satelitt som observerer de øvre sollagene. Dataene viser hvordan oppstigende magnetfelt er kilden til eksplosjoner (Ellerman bombs og UV bursts) både i fotosfæren og høyere opp i kromosfæren. Den numeriske modelleringen har bidratt til å gi forståelse av hvordan disse fenomenene henger sammen. Dette er en viktig prosess, ikke bare for å forstå Ellerman Bombs og UV bursts, men også som fenomen i seg selv: Gjennombruddet av magnetfeltet i fotosfæren er første steg i dannelsen av såkalte aktive områder på sola, der enorme solflekker så vel som mindre magnetiske områder danner kilden til de mest energiske utbruddene av gass og partikler fra soloverflaten. Dette blant de viktigste opphav til romvær, med konsekvenser for Jordens så vel som Venus og Mars og andre planeters klima og magnetosfærer. Prosjektet fant at kombinasjonen av numeriske modelleringen og de gode observasjonene muliggjorde at sammenhengen mellom Ellerman bombs og UV bursts er, for første gang, forstått. Det viser seg at ekspanderende magnetfluks i solatmosfæren kan resultere i lange strømsjikt som strekker seg fra fotosfæren til høyt oppe i kromosfæren med resulterende energiske eksplosjoner langs hele skiktet. Kunstige observasjoner basert på den numeriske modellen samsvarer godt med data innhentet fra IRIS og fra SST. I prosjektets siste fase ble disse to aspektene, numerisk modellering og observasjoner med SST og IRIS, skrevet sammen i to artikler: ?Ellerman bombs and UV bursts: transient events in chromospheric current sheets?, 2019, Hansteen et al., A&A 626, 33 og ?Ellerman bombs and UV bursts: reconnection at different atmospheric layers?, 2019, Ortiz et al., 2019. Det første arbeidet er allerede trykket, det andre ferdig utarbeidet og blir innsendt til tidsskriftet Astronomy & Astrophysics i løpet av august 2019. Disse arbeidene er blitt presentert på flere møter i året som er gått: Solar Dynamics Observatory møtet i Ghent, Flux Emergence Workshop i Tokyo, og Nordita Workshop om helisitet i Stockholm.

Virkninger: To prosjektdeltagere har vært nært knyttet til dette prosjektet. Begge har styrket sin faglige selvtillit og status utad og er dermed blitt mere ettertraktede medarbeidere både nasjonalt og internasjonalt. Arbeidet har foregått som et underprosjekt i et Forskningsrådsfinansiert "Senter for Fremdragende Forskning" - The Rosseland Center for Solar Physics (RoCS). RoCS-senteret har også fått økt internasjonal oppmerksomhet som virkning av prosjektet. Effekter: Forståelsen av hvordan aktive områder bygges opp og utviklingen av solens magnetfelt over tidskalaer som går fra timer til ti-år er et viktig forskningsfelt. Dette vil i de neste ti-årene hjelpe oss forstå hvordan magnetfelt på solen og på andre stjerner blir dannet og vedlikeholdt, viktig med hensyn på koblingen mellom solens aktivitet og jordens magnetosfære, hvordan jordens klima påvirkes og hvordan strålingsfaren i det interplanetære rom kan forstås.

We apply for funds to observe, analyse and understand small scale magnetic flux emergence into the Sun?s outer atmosphere. While the flux emergence of photospheric small-scale structures already are well observed and understood, our knowledge of their counterparts at higher layers is insufficient, as is the fate of the rising magnetic field and how it couples the different regions of the atmosphere. We will use the Institute of Theoretical Astrophysics (ITA)'s access to state-of-the-art ground and space-based facilities, complemented by 'realistic' 3D simulations of the outer solar atmosphere to determine the fraction of weak internetwork photospheric flux that reaches the chromosphere and transition region; to analyse the ubiquitous magnetic flux emergence process that occurs at all spatial and temporal scales; and to measure the chromospheric magnetic field itself.