Za novu studiju, tim fizičara je regrutovao otprilike 1.000 studenata na Univerzitetu Kolorado Boulder da pomognu u odgovoru na jedno od najtrajnijih pitanja o Suncu: Kako se najudaljenija atmosfera zvezde, ili „korona“, tako zagreva?
Istraživanje predstavlja gotovo bez presedana podvig analize podataka: od 2020. do 2022. mala armija uglavnom studenata prve i druge godine ispitala je fiziku više od 600 stvarnih solarnih baklji — gigantskih erupcija energije iz korone koja se vrti.
Istraživači, uključujući 995 studenata osnovnih i postdiplomskih studija, objavili su svoje otkriće u The Astrophisical Journal. Rezultati sugerišu da solarne baklje možda nisu odgovorne za pregrevanje sunčeve korone, kao što sugeriše popularna teorija u astrofizici.
„Zaista smo želeli da naglasimo ovim studentima da se bave pravim naučnim istraživanjem“, rekao je Džejms Mejson, vodeći autor studije i astrofizičar u Laboratoriji za primenjenu fiziku Univerziteta Džons Hopkins.
Koautorka studije Heder Levandovski se složila, napominjući da studija ne bi bila moguća bez studenata koji su doprineli projektu sa oko 56.000 sati rada.
„To je bio ogroman napor svih koji su uključeni“, rekao je Levandovski, profesor fizike i saradnik JILA, zajedničkog istraživačkog instituta između CU Bouldera i Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST).
Studija je usmerena na misteriju zbog koje se čak i stariji astrofizičari češu po glavi.
Opservacije teleskopa sugerišu da sunčeva korona cvrči na temperaturama od miliona stepeni Farenhajta. Nasuprot tome, površina sunca je mnogo hladnija, registruje se samo u hiljadama stepeni.
„To je kao da stojite ispred logorske vatre, a kako se povlačite, postaje mnogo toplije“, rekao je Mejson. „Nema smisla.“
Neki naučnici sumnjaju da su posebno male baklje, ili „nanobljeskovi“, koje su premale da bi ih mogli uočiti čak i najnapredniji teleskopi. Ako takvi događaji postoje, oni mogu iskočiti preko sunca na skoro konstantnoj osnovi. I, teorija kaže, mogli bi da se zbroje da bi korona prepečena. Zamislite da prokuvate lonac vode koristeći hiljade pojedinačnih šibica.
Rezultati učenika dovode u sumnju ovu teoriju, rekao je Mejson, iako misli da je prerano da se kaže sa sigurnošću.
„Nadao sam se da će naš rezultat biti drugačiji. I dalje se osećam kao da su nanobaklje važan pokretač koronalnog zagrevanja“, rekao je Mejson. „Ali dokazi iz našeg lista sugerišu suprotno. Ja sam naučnik. Moram da idem tamo gde dokazi ukazuju.“
Napori su počeli na vrhuncu pandemije COVID-19.
U proleće 2020, CU Boulder je, kao i većina univerziteta širom zemlje, premestio svoje kurseve u potpunosti na internet. Levandovski se, međutim, suočila sa teškoćom: te jeseni je držala čas o praktičnom istraživanju pod nazivom „Eksperimentalna fizika I“ i nije imala šta da radi za svoje učenike.
„Ovo su bila vremena vrhunca pandemije“, rekao je Levandovski. „Ponekad je teško setiti se kako je tada izgledao život. Ovi studenti su bili veoma izolovani. Bili su zaista pod stresom.“
Mejson, koji je tada bio istraživač u Laboratoriji za fiziku atmosfere i svemira (LASP) u CU Boulderu, ponudio je ideju.
Naučnik je dugo želeo da kopa u matematiku solarnih baklji. Konkretno, pokušao je da ispita skup podataka od hiljada baklji koje su se dogodile između 2011. i 2018. godine i koje su primećene instrumentima u svemiru. Oni su uključivali seriju geostacionarnih operativnih ekoloških satelita Nacionalne uprave za okeane i atmosferu (GOES) i NASA-in minijaturni rendgenski solarni spektrometar (MinKSSS), misiju CubeSat dizajniranu i izgrađenu u LASP-u.
Problem: Bilo je previše raketa da bi sam ispitao.
Tada su se Mason i Levandovski obratili studentima za pomoć.
Mejson je objasnio da možete zaključiti detalje o ponašanju nano baklji proučavanjem fizike većih baklji, koje naučnici direktno posmatraju decenijama.
Da bi upravo to uradili, studenti su se podelili u grupe od po tri ili četiri i izabrali normalnu baklju koju su želeli da analiziraju tokom semestra. Zatim su, kroz niz dugih proračuna, sabrali koliko toplote svaki od ovih događaja može uliti u sunčevu koronu.
Njihovi proračuni su dali jasnu sliku: zbir sunčevih nanobljeskova verovatno ne bi bio dovoljno moćan da zagreje njegovu koronu na milione stepeni Farenhajta.
Šta čini koronu tako vrućom nije jasno. Konkurentna teorija sugeriše da talasi u sunčevom magnetnom polju prenose energiju iz unutrašnjosti Sunca u njegovu atmosferu.
Ali stvarni nalazi studije nisu jedini važni rezultati. Levandovski je rekla da su njeni studenti mogli da imaju prilike koje su retke za naučnike i inženjere tako rano u njihovoj karijeri – da iz prve ruke saznaju o zajedničkom i često neurednom načinu na koji naučno istraživanje funkcioniše u stvarnom svetu.
„Još uvek slušamo studente kako pričaju o ovom kursu u salama“, rekla je ona. „Naši učenici su bili u stanju da izgrade zajednicu i podržavaju jedni druge u vreme koje je bilo zaista teško.“
