Klimaat & energie › Commerciële kernfusie
Wereldgrootste zonnetelescoop ontdekt duizenden wervelingen in plasma van de zon
Met de scherpste zonnetelescoop ter wereld hebben astronomen voor het eerst duizenden kleine wervelingen gezien aan de randen van magneetvelden op de zon. De ontdekking bevestigt een decennia oude theorie en helpt onderzoekers beter te begrijpen hoe energie en materie zich door de zonneatmosfeer verplaatsen — kennis die ook relevant is voor kernfusie op aarde.
Onderzoekers hebben met de Amerikaanse Inouye Solar Telescope op Hawaï het oppervlak van de zon in ongekend detail gefotografeerd. Op de beelden zien ze duizenden kleine draaikolken die ontstaan waar hete, kolkende zonneplasma langs magneetvelden schuurt. Het verschijnsel, een Kelvin-Helmholtz-instabiliteit, was al decennia lang theoretisch voorspeld maar nooit eerder waargenomen op de zon zelf.
Een telescoop die tot op 19 kilometer inzoomt
De Inouye Solar Telescope is met een spiegel van vier meter de grootste zonnetelescoop ter wereld. Dat maakt het mogelijk om structuren van slechts 19 kilometer groot te onderscheiden op een ster die 150 miljoen kilometer van de aarde af staat. Eerdere telescopen, met kleinere spiegels, zagen alleen een wazige overgang tussen de donkere, koelere magneetvlekken en het kokende oppervlak eromheen. Op de nieuwe beelden blijkt die overgang juist bezaaid te liggen met kleine wervelingen en golfpatronen, vergelijkbaar met de draaikolken die ontstaan wanneer wind over water blaast.
De onderzoekers maten 47 van deze wervelingen in detail. Ze bleken gemiddeld 65 kilometer uit elkaar te liggen, met een omvang tussen de 25 en 170 kilometer. De draaisnelheid liep uiteen van ruim 2.400 kilometer per uur tot meer dan 10.000 kilometer per uur. Om zeker te weten dat het inderdaad om Kelvin-Helmholtz-instabiliteiten ging, vergeleek het team de waarnemingen met computersimulaties van de zonneatmosfeer. Die simulaties, gemaakt met de MURaM-code, voorspelden vrijwel identieke wervelpatronen op dezelfde schaal.
Belang voor kernfusie en ruimteweer
Kelvin-Helmholtz-instabiliteiten ontstaan overal waar twee stromen langs elkaar heen bewegen met een verschillende snelheid: in wolken, in oceanen, maar ook in de plasmawolken rond planeten. Op de zon zorgen ze ervoor dat magnetische velden door elkaar gemengd en als het ware gevlochten raken, wat weer invloed heeft op zonnevlammen en uitbarstingen die het ruimteweer bij de aarde bepalen.
De bevindingen zijn ook relevant buiten de sterrenkunde. In een tokamak, het ringvormige vat waarin onderzoekers plasma opsluiten voor kernfusie, spelen vergelijkbare instabiliteiten een rol bij het lekken van warmte en deeltjes uit het plasma. Doordat de nieuwe waarnemingen laten zien hoe deze wervelingen er in werkelijkheid uitzien en hoe snel ze zich ontwikkelen, kunnen natuurkundigen hun modellen van magnetisch plasma verfijnen. Dat is winst voor zowel het voorspellen van zonneactiviteit als voor het ontwerp van fusiereactoren, waar het beheersen van dit soort turbulentie cruciaal is om ooit meer energie te winnen dan erin gestopt wordt.
De onderzoekers benadrukken dat dit pas het begin is. Met de Inouye-telescope kunnen ze nu voor het eerst op kleine schaal volgen hoe magneetvelden op de zon ontstaan, vervlechten en weer verdwijnen — een proces dat decennialang alleen in theorie bestond.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Door wervelingen in het plasma van de zon rechtstreeks te fotograferen, krijgen wetenschappers een preciezer beeld van hoe magnetische energie zich verplaatst en vrijkomt. Die kennis helpt niet alleen om zonneactiviteit en ruimteweer beter te voorspellen, maar ook om plasma in fusiereactoren op aarde stabieler te houden — een belangrijke stap richting werkende kernfusie.
- Kelvin-Helmholtz-instabiliteit
- Een golf- of wervelpatroon dat ontstaat wanneer twee lagen gas, vloeistof of plasma met verschillende snelheid langs elkaar heen bewegen.
- Fotosfeer
- De zichtbare, gloeiende buitenlaag van de zon waar licht de ruimte in ontsnapt.
- Magnetohydrodynamica
- Het vakgebied dat bestudeert hoe elektrisch geladen gassen (plasma) zich gedragen onder invloed van magneetvelden.
- Tokamak
- Een ringvormig vat waarin plasma met magneetvelden wordt opgesloten om kernfusie mogelijk te maken.
- Kernfusie
- Het samensmelten van lichte atoomkernen, waarbij grote hoeveelheden energie vrijkomen — hetzelfde proces dat de zon laat schijnen.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
