Ilmiö Auringossa: Auringon radioemissio

 KAK – Kun Aurinkoa tarkkaillaan radioaalloilla, avautuu aivan toisenlainen näkymä kuin optisilla tai UV-kanavilla. Auringon radioemissio paljastaa ilmakehän yläosien rakennetta, hiukkasten kiihtymistä, roihuprosesseja ja jopa koronan heikosti tunnettuja magneettikenttiä. Radioteleskoopit eivät mittaa valoa, vaan sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on millimetreistä metreihin. Tässä aallonpituusalueessa Auringon käyttäytyminen poikkeaa merkittävästi näkyvän valon tasaisesta ja vakioisesta loisteesta.

Aurinko tuottaa radiosäteilyä useilla mekanismeilla (plasmaemissio ja synkrotronisäteily). Tässä havainnekuvassa eri taajuuksia esitetään visuaalisesti erottuvina muotoina. Kuva © Kari A. Kuure.

Terminen ja ei-terminen emissio

Auringon radioemissio jaetaan kahteen päätyyppiin: termiseen ja ei-termiseen. Terminen emissio, erityisesti jarrutussäteily, syntyy koronassa olevien vapaiden elektronien törmäillessä ioneihin. Tällainen säteily on jatkuvaa, laajakaistaista ja suhteellisen vakaata, ja sen spektri heijastaa plasman lämpötilaa ja tiheyttä.

Ei-termiset prosessit puolestaan liittyvät energisiin tapahtumiin: hiukkaskiihdytykseen, flare- ja koronan massapurkauksiin. Näissä tilanteissa syntyy plasmaemissiota ja synkrotronisäteilyä. Plasmaemissio tapahtuu, kun elektronitiheys aiheuttaa sähkömagneettisen aallon syntymisen plasman omaresonanssin tai sen harmonisilla taajuuksilla. Synkrotronisäteily syntyy, kun relativistiset elektronit liikkuvat spiraalimaisesti Auringon magneettikentissä.

Radiopurkaustyypit

Aktiivisuuden lisääntyessä Auringon radioemissio muuttuu nopeasti. Radiopurkaukset luokitellaan havaittavan taajuuskäyttäytymisensä perusteella eri tyyppeihin:

• Tyyppi I: Kohinaa aktiivisten alueiden yläpuolella, jatkuvaa mutta epävakaata.
• Tyyppi II: Hitaasti aleneva taajuus, viittaa koronan iskuaaltoon – yleensä CME:n seuraus.
• Tyyppi III: Nopeasti aleneva taajuus, syntyy flarepurkauksen kiihdyttämien elektronien kulkiessa avaruuteen.
• Tyyppi IV: Laajakaistainen, pitkäkestoinen purkaus flaren jälkeen – usein synkrotroninen.
• Tyyppi V: Lyhytkestoinen jälkipurkaus tyypin III jälkeen.

Näiden purkausten taajuuslasku ajan funktiona paljastaa, miten elektroniplasmat liikkuvat Auringon kaasukehässä ja siitä ulospäin heliosfääriin.

Mittaus maan päältä ja avaruudesta

Maan ilmakehä estää alle noin 10 MHz:n taajuuksien havaitsemisen, joten kaikkein matalataajuisimmat signaalit (kuten tyypin II ja III purkaukset perustaajuudella) havaitaan avaruudesta. Tähän käytetään satelliitteja kuten STEREO, WIND ja Parker Solar Probe. Maapohjaiset instrumentit, kuten LOFAR, EOVSA ja VLA, tarjoavat korkeamman taajuuden mittauksia sekä korkearesoluutioista kuvaa Auringon radioarkkitehtuurista.

Erityisesti interferometriset radioteleskoopit mahdollistavat Auringon yksityiskohtaisen kuvantamisen eri taajuuksilla, mikä paljastaa muun muassa aktiivisten alueiden magneettisia rakenteita ja niiden kehittymistä.

Miksi radioemissio on tärkeä?

Radiohavainnot ovat kriittinen osa monikanavaista aurinkotutkimusta. Ne mahdollistavat plasman tiheyden, lämpötilan ja magneettikenttien epäsuoran arvioinnin – asioita, joita ei voida mitata suoraan optisilla metodeilla koronassa. Lisäksi radiopurkaukset ovat nopeita varoitussignaaleja aktiivisuudesta, joka voi johtaa avaruussäähäiriöihin Maan lähiavaruudessa ja viimekädessä maapallon geomagneettisessa kentässä.

Radiopurkaukset myös paljastavat, milloin ja miten elektronit ja muut hiukkaset lähtevät kulkemaan Auringosta kohti planeettoja. Tämä tieto on keskeistä, kun arvioidaan satelliittien säteilyaltistusta tai avaruuslentojen turvallisuutta.

Lopuksi

Auringon radioemissio ei ole pelkkää kohinaa, vaan kompleksinen ja informatiivinen signaali, joka tuo näkyviin ilmiöitä, joita optisesti ei voi havaita. Se kertoo meille aktiivisuudesta, magneettikentistä ja hiukkaskiihdytyksestä tavalla, joka täydentää näkyvän valon ja röntgensäteilyn havaintoja. Radiotaajuudet ovat yksi tärkeimmistä kanavista ymmärtää Aurinkoa järjestelmämme dynaamisena energialähteenä.