Magnetiske plasmaimpulser ophidset af hvirvler i britisk størrelse i solens atmosfære

Et internationalt hold af forskere ledet af University of Sheffield har opdaget tidligere uopdagede observationsbeviser for hyppige energiske bølgeimpulser på størrelse med Storbritannien, transporterer energi fra soloverfladen til den højere solatmosfære.

Magnetiske plasmabølger og -impulser er blevet foreslået bredt som en af ​​nøglemekanismerne, der kunne besvare det mangeårige spørgsmål om, hvorfor temperaturen i solatmosfæren stiger dramatisk, fra tusinder til millioner af grader, når du bevæger dig væk fra soloverfladen.

Der har været fremsat mange teorier, herunder nogle udviklet ved University of Sheffield - f.eks. opvarmning af plasmaet med magnetiske bølger eller magnetisk plasma - men observationel validering af allestedsnærværelsen af ​​en passende energitransportmekanisme har vist sig at være udfordrende indtil nu.

Ved at udvikle innovative tilgange, anvendte matematikere ved Solar Physics and Space Plasma Research Center (SP2RC) i School of Mathematics and Statistics ved University of Sheffield, og University of Science and Technology i Kina, har opdaget unikke observationsbeviser for rigelige energiske bølgeimpulser, opkaldt efter nobelpristageren Hannes Alfvén, i solens atmosfære.

Disse kortlivede Alfvén-impulser har vist sig at blive genereret af udbredte fotosfæriske plasmahvirvler på størrelse med de britiske øer, som foreslås at have en befolkning på mindst 150, 000 i solfotosfæren til enhver tid.

Professor Robertus Erdélyi (a.k.a. von Fáy-Siebenbürgen), leder af SP2RC, sagde:"Hvirvlende bevægelser er overalt i universet, fra at synke vand i bolighaner med en størrelse på centimeter, til tornadoer på Jorden og på Solen, solstråler og spiralgalakser med en størrelse på op til 520, 000 lysår. Dette arbejde har vist, for første gang, observationsbeviset for, at allestedsnærværende hvirvler i solatmosfæren kunne generere kortvarige Alfvén-impulser.

"De genererede Alfvén-impulser trænger let igennem solatmosfæren langs cylinderlignende magnetiske fluxrør, en form for magnetisme lidt ligesom træer i en skov. Impulserne kunne rejse hele vejen opad og nå toppen af ​​solens kromosfæriske lag, eller, selv ud over."

Alfvén-tilstande er i øjeblikket meget svære at observere direkte, fordi de ikke forårsager nogen lokale intensitetskoncentrationer eller sjældenheder, når de foretager deres rejse gennem et magnetiseret plasma. De er svære at skelne observationsmæssigt fra nogle andre typer af magnetiske plasmatilstande, ligesom de velkendte transversale magnetiske plasmabølger, ofte kaldet kink-tilstande.

"Energifluxen båret af de Alfvén-impulser, vi detekterede nu, estimeres til at være mere end 10 gange højere end den, der er nødvendig for at opvarme den lokale øvre solkromosfære, " sagde Dr. Jiajia Liu, postdoktoral forskningsassistent.

"Kromosfæren er et relativt tyndt lag mellem soloverfladen og den ekstremt varme korona. Solkromosfæren fremstår som en rød ring omkring Solen under totale solformørkelser."

Professor Erdélyi tilføjede:"Det har været et fascinerende spørgsmål for det videnskabelige samfund i lang tid - hvordan Solen og mange andre stjerner leverer energi og masse til deres øvre atmosfærer. Vores resultater, som en del af et spændende samarbejde mellem Storbritannien og Kina, involverer vores allerbedste videnskabsmænd i den tidlige karriere som Drs Jiajia Liu, Chris Nelson og Ben Snow, er et vigtigt skridt fremad i forhold til leveringen af ​​den nødvendige ikke-termiske energi til sol- og astrofysisk plasmaopvarmning.

"Vi tror, disse fotosfæriske magnetiske plasmahvirvler i britisk størrelse er også meget lovende kandidater, ikke kun til energi, men også til massetransport mellem de nedre og øvre lag af solatmosfæren. Vores fremtidige forskning med mine kolleger hos SP2RC vil nu fokusere på dette nye puslespil. "