Nieuwe beelden onthullen draaikolken op de zon

De meest gedetailleerde beelden van de zon ooit laten voor het eerst draaikolken op het oppervlak zien. Deze zijn nooit eerder waargenomen, omdat ze zo klein zijn.

De scherpste beelden ooit van het oppervlak van de zon onthullen opvallende golfpatronen, die doen denken aan patronen die soms in wolken op aarde te zien zijn. Analyse van deze patronen kan onze voorspellingen van het ruimteweer verbeteren.

Op 14 april 2025 had een team astronomen nog maar enkele minuten van hun gereserveerde tijd over bij de Daniel K. Inouye-zonnetelescoop op Hawaï. Donkere wolken kwamen snel dichterbij, waardoor ze bijna de lenskap moesten sluiten. Toch wisten de onderzoekers in die korte tijd nog een reeks buitengewone beelden te maken. Het zijn de gedetailleerdste beelden ooit van het oppervlak van de zon, de zogenoemde fotosfeer.

LEES OOK

Waarom vrouwen een sterker immuunsysteem hebben dan mannen

Ben je geboren met twee X-chromosomen? Dan heb je qua immuunsysteem de genetische loterij gewonnen. Zo'n tweede X-je brengt namelijk allerlei voordele ...

Draaikolken

Opvallend genoeg waren op de beelden voor het eerst golfvormige draaikolken te zien die bekendstaan als Kelvin-Helmholtz-instabiliteiten (KHI). Wetenschappers vermoedden al lang dat deze structuren op de zon bestaan, maar ze waren nooit eerder waargenomen.

‘Deze wervelende, draaikolkachtige patronen komen overal in de natuur voor, bijvoorbeeld in wolkenformaties, oceaanstromingen en door het hele heelal heen’, zegt astronoom en teamlid David Kuridze van het Nationale Zonneobservatorium in Colorado.

‘Een beroemd voorbeeld is De sterrennacht van Vincent van Gogh, waarin de wervelstructuren in de lucht sterk lijken op turbulente KHI-structuren’, zegt hij. ‘Een vergelijkbaar patroon zien we in de beroemde houtdruk De grote golf van Kanagawa van Hokusai, waarin de omkrullende toppen van de golf doen denken aan de iconische vorm van KHI-golven.’

Ook teamlid Friedrich Wöger, eveneens verbonden aan het Nationale Zonneobservatorium, zegt dat het bestaan van enkele KHI-structuren in de fotosfeer van de zon wel werd verwacht, maar dat het een verrassing was om de patronen ‘overal’ te zien in de beelden die ze verwerkten.

Buitengewoon gedetailleerd

De schaal waarop de onderzoekers de structuren konden waarnemen was buitengewoon. De telescoop staat 150 miljoen kilometer van de zon, maar kon objecten op het zonneoppervlak onderscheiden die slechts enkele tientallen kilometers groot zijn.

‘Het detecteren en volgen van de ontwikkeling van KHI-draaikolken van 25 kilometer groot op de zon en vaststellen dat het inderdaad om KHI gaat, is vergelijkbaar met het identificeren en volgen van de beweging van een gemiddelde mier op de grond vanaf 160 kilometer afstand’, zegt Wöger.

De KHI-golfstructuren ontstaan aan de randen van zogenoemde ‘granules’: cellen van opstijgend plasma dat diep uit het binnenste van de zon omhoogkomt met een diameter van 500 tot 2000 kilometer. De granules die de onderzoekers bestudeerden, bevonden zich in de buurt van een zonnevlek – een donkere plek waar magnetisme de ontsnapping van warmte tegenhoudt – of bij een van de vele kleinere zonnevlekken die bekendstaan als poriën.

Kleine fysische processen begrijpen

De onderzoekers denken dat de KHI-golven een belangrijke rol spelen bij de verspreiding en verplaatsing van warmte. Mogelijk beïnvloeden ze ook de magnetische velden die verantwoordelijk zijn voor zonnevlammen en ander ruimteweer dat het leven op aarde kan beïnvloeden en elektromagnetische apparatuur kan verstoren.

Volgens Wöger wordt het magnetische veld van de zon mogelijk overal op het oppervlak beïnvloed door KHI. ‘Om het meest verstorende gedrag van de zon beter te begrijpen en uiteindelijk te kunnen voorspellen, moeten we eerst de kleine fysische processen begrijpen die dit gedrag aandrijven’, zegt hij. ‘Deze ontdekking brengt een van die processen voor het eerst aan het licht op een detailniveau dat we nog nooit eerder hebben gezien.’

Ongelooflijke waarneming

Natuurkundige Michael Wheatland van de Universiteit van Sydney zegt dat de astronomen niet alleen het zonneoppervlak op een kleinere schaal dan ooit tevoren observeerden, maar ook iets vastlegden dat er ‘ongelooflijk’ uitziet. ‘Je zoomt in, en nog verder, en nog verder, en dan zie je fundamentele natuurkunde op een schaal van 19 kilometer – dat is gewoon verbazingwekkend’, zegt Wheatland.

Hij is het ermee eens dat de ontdekking kan helpen om ruimteweer beter te begrijpen. ‘Een van de grootste openstaande problemen in de zonneastrofysica is de verhitting van de atmosfeer rondom de zon’, zegt hij. ‘Het is mogelijk dat de Kelvin-Helmholtz-instabiliteit daaraan bijdraagt.’