Ilmuwan Mengungkap Asal-usul Spikula Matahari

Bentuk spikula terlihat seperti rumput,mungkin? (Sumber: nasa.gov)

Pada saat tertentu, sudah lebih dari 10 juta pancaran bahan surya pecah dari permukaan matahari. Bahan tersebut meletus secepat 60 mil per detik, dan panjangnya bisa mencapai 6.000 mil. Ini adalah spikula, meskipun terlihat seperti rumput, para ilmuwan tidak mengerti bagaimana bentuknya. Sekarang, untuk pertama kalinya, sebuah simulasi komputer yang sangat terperinci sehingga membutuhkan waktu setahun penuh untuk menelitinya, dan menunjukan bagaimana bentuk spikula, membantu para ilmuwan memahami bagaimana spikula dapat terlepas dari permukaan matahari dan meletus begitu cepat.

Gambar ini didapatkan dari Interface Region Imaging Spectrograph atau IRIS dan Solar Telescope Swedia di La Palma, di Kepulauan Canary. Berasama-sama, pewasa ruang angkasa dan teleskop mengintip ke lapisan bawah atmosfer matahari dimana bentuk spekula tersebut ada. Hasil penelitian yang didanai NASA ini dipublikasikan di Science pada tanggal 22 Juni 2017 - a special time of the year for the IRIS mission.

"Model numerik dan pengamatan berjalan seiring dalam penelitian kami," kata Bart De Pontieu, seorang penulis studi dan pimpinan ilmu IRIS di Laboratorium Lockheed Martin Solar dan Astrofisika, di Palo Alto, California. "Kami membandingkan pengamatan dan model untuk mengetahui seberapa baik kinerja model kami, dan untuk memperbaiki model saat kami melihat perbedaan besar."

Mengamati spikula telah menjadi masalah bagi ilmuwan yang ingin memahami bagaimana bahan dan energi matahari bergerak melalui dan menjauh dari sinar matahari. Spikula bersifat sementara, terbentuk dan hancur selama lima sampai 10 menit. Struktur rapuh ini juga sulit dipelajari dari Bumi, di mana suasananya sering mengaburkan visi teleskop kita.

Sebuah tim ilmuwan telah mengerjakan model khusus ini selama hampir satu dekade, mencoba berulang kali untuk membuat versi yang akan menciptakan spikula. Versi sebelumnya model dari daerah antarmuka, atmosfer matahari yang lebih rendah, sebagai partikel panas bermuatan listrik - atau lebih secara teknis, plasma terionisasi sepenuhnya. Tapi para ilmuwan tahu ada yang hilang karena mereka tidak pernah melihat spikula dalam simulasi.

Kuncinya, para ilmuwan menyadari, itu adalah partikel netral. Mereka terinspirasi oleh ionosfer Bumi sendiri, wilayah atmosfer bagian atas di mana interaksi antara partikel netral dan bermuatan bertanggung jawab atas banyak proses dinamis.

Tim peneliti mengetahui bahwa di daerah yang lebih dingin di bawah sinar matahari, seperti daerah antarmuka, tidak semua partikel gas bermuatan listrik. Beberapa partikel bersifat netral, dan partikel netral tidak terkena medan magnet seperti partikel bermuatan. Para ilmuwan telah mendasarkan model sebelumnya pada plasma terionisasi sepenuhnya untuk menyederhanakan masalah. Memang, partikel netral yang diperlukan sangat mahal secara komputasi, dan model terakhir kira-kira setahun berjalan di superkomputer Pleiades yang berlokasi di Ames Research Center NASA di Silicon Valley, dan yang mendukung ratusan proyek sains dan teknik untuk misi NASA.

Modelnya dimulai dengan pemahaman dasar tentang bagaimana plasma bergerak di atmosfer matahari. Konveksi konstan, atau mendidih, material di seluruh matahari menghasilkan medan magnet yang kusut. Saat mendidih membawa mereka ke permukaan dan jauh ke atmosfir yang lebih rendah matahari, garis medan magnet dengan cepat masuk kembali ke tempatnya untuk mengatasi ketegangan, mengeluarkan plasma dan energi. Dari proses ini, sebuah spicule lahir. Tapi menjelaskan bagaimana simpul magnetik kompleks ini meningkat adalah bagian yang sulit.

Simulasi menunjukkan spikula dapat memainkan peran besar dalam memberi energi pada atmosfer matahari, dengan terus-menerus memaksakan plasma keluar dan menghasilkan begitu banyak gelombang Alfeto di seluruh permukaan matahari.