Forskere afslører eksotisk stof i solens atmosfære

Forskere fra Irland og Frankrig annoncerede i dag en stor ny opdagelse om, hvordan stof opfører sig under de ekstreme forhold i Solens atmosfære.

Forskerne brugte store radioteleskoper og ultraviolette kameraer på et NASA-rumfartøj for bedre at forstå den eksotiske, men dårligt forståede "stoffets fjerde tilstand". Kendt som plasma, denne sag kan være nøglen til at udvikle sikker, rene og effektive atomenergigeneratorer på Jorden. Forskerne offentliggjorde deres resultater i det førende internationale tidsskrift Naturkommunikation .

Det meste af det stof, vi møder i vores hverdag, kommer i form af faste, væske eller gas, men størstedelen af ​​universet er sammensat af plasma - en meget ustabil og elektrisk ladet væske. Solen består også af dette plasma.

På trods af at det er den mest almindelige form for stof i universet forbliver plasma et mysterium, hovedsagelig på grund af dens knaphed under naturlige forhold på jorden, hvilket gør det svært at studere. Særlige laboratorier på Jorden genskaber de ekstreme forhold i rummet til dette formål, men Solen repræsenterer et helt naturligt laboratorium til at studere, hvordan plasma opfører sig under forhold, der ofte er for ekstreme for de manuelt konstruerede jordbaserede laboratorier.

Postdoktor ved Trinity College Dublin og Dublin Institute of Advanced Studies (DIAS), Dr. Eoin Carley, ledet det internationale samarbejde. Han sagde:"Solens atmosfære er et arnested for ekstrem aktivitet, med plasmatemperaturer på over 1 million grader Celsius og partikler, der rejser tæt på lysets hastighed. Lyshastighedspartiklerne skinner klart ved radiobølgelængder, så vi er i stand til at overvåge præcis, hvordan plasmaer opfører sig med store radioteleskoper."

"Vi arbejdede tæt sammen med forskere ved Paris Observatory og udførte observationer af Solen med et stort radioteleskop placeret i Nançay i det centrale Frankrig. Vi kombinerede radioobservationerne med ultraviolette kameraer på NASAs rumbaserede Solar Dynamics Observatory rumfartøj for at vise, at plasma på solen kan ofte udsende radiolys, der pulserer som et fyrtårn. Vi har kendt til denne aktivitet i årtier, men vores brug af rummet og jordbaseret udstyr gjorde det muligt for os at afbilde radioimpulserne for første gang og se præcis, hvordan plasmaer bliver ustabile i solatmosfæren."

At studere plasmas adfærd på Solen giver mulighed for en sammenligning af, hvordan de opfører sig på Jorden, hvor der nu er mange anstrengelser i gang med at bygge magnetiske indeslutningsfusionsreaktorer. Disse er atomenergigeneratorer, der er meget sikrere, renere og mere effektive end deres fissionsreaktorfætre, som vi i dag bruger til energi i dag.

Professor ved DJF og samarbejdspartner på projektet, Peter Gallagher, sagde:"Nuklear fusion er en anden type kerneenergigenerering, der smelter plasmaatomer sammen, i modsætning til at bryde dem ad som fission gør. Fusion er mere stabil og sikrere, og det kræver ikke højradioaktivt brændstof; faktisk, meget af affaldsmaterialet fra fusion er inert helium."

"Det eneste problem er, at nukleare fusionsplasmaer er meget ustabile. Så snart plasmaet begynder at generere energi, en naturlig proces slukker for reaktionen. Selvom denne slukningsadfærd er som en iboende sikkerhedsafbryder - fusionsreaktorer kan ikke danne løbske reaktioner - betyder det også, at plasmaet er vanskeligt at holde i en stabil tilstand til energiproduktion. Ved at studere, hvordan plasmaer bliver ustabile på Solen, vi kan lære om, hvordan man kontrollerer dem på Jorden."

Succesen med denne forskning blev muliggjort af de tætte bånd mellem forskere ved Trinity, DIAS, og deres franske samarbejdspartnere.

Dr. Nicole Vilmer, ledende samarbejdspartner på projektet i Paris, sagde:"Paris Observatory har en lang historie med at lave radioobservationer af Solen, går tilbage til 1950'erne. Ved at gå sammen med andre radioastronomigrupper rundt om i Europa er vi i stand til at gøre banebrydende opdagelser som denne og fortsætte den succes, vi har inden for solradioastronomi i Frankrig. Det styrker også yderligere det videnskabelige samarbejde mellem Frankrig og Irland, som jeg håber fortsætter i fremtiden."

Dr. Carley har tidligere arbejdet ved Paris Observatory, finansieret af et stipendium tildelt af det irske forskningsråd og Europa-Kommissionen. Han arbejder fortsat tæt sammen med sine franske kolleger i dag, og håber snart at studere de samme fænomener ved hjælp af både franske instrumenter og nybyggede, state-of-the-art udstyr i Irland.

Dr. Carley tilføjede:"Samarbejdet med franske videnskabsmænd er i gang, og vi gør allerede fremskridt med nybyggede radioteleskoper i Irland, såsom Irish Low Frequency Array (I-LOFAR). I-LOFAR kan bruges til at afdække ny plasmafysik på Solen i langt større detaljer end før, lære os om, hvordan stof opfører sig i begge plasmaer på Solen, her på Jorden og i hele universet generelt."