SDO ser en ny form for magnetisk eksplosion på solen

NASAs Solar Dynamics Observatory har observeret en magnetisk eksplosion, som aldrig er set før. I den brændende øvre del af Solens atmosfære, en prominens - en stor sløjfe af materiale, der blev lanceret af et udbrud på soloverfladen - begyndte at falde tilbage til Solens overflade. Men før det nåede, fremtræden løb ind i en snerren af ​​magnetiske feltlinjer, udløste en magnetisk eksplosion.

Forskere har tidligere set det eksplosive snap og omjustering af sammenfiltrede magnetiske feltlinjer på Solen - en proces kendt som magnetisk genforbindelse - men aldrig en, der var blevet udløst af et nærliggende udbrud. Observationen, som bekræfter en årti gammel teori, kan hjælpe videnskabsmænd med at forstå et centralt mysterium om solens atmosfære, bedre forudsige rumvejr, og kan også føre til gennembrud i de kontrollerede fusions- og laboratorieplasmaforsøg.

"Dette var den første observation af en ekstern driver af magnetisk genforbindelse, " sagde Abhishek Srivastava, solforsker ved Indian Institute of Technology (BHU), i Varanasi, Indien. "Dette kan være meget nyttigt for at forstå andre systemer.  F.eks. Jordens og planetariske magnetosfærer, andre magnetiserede plasmakilder, inklusive eksperimenter i laboratorieskala, hvor plasma er meget diffusivt og meget svært at kontrollere."

Tidligere er en type magnetisk genforbindelse kendt som spontan genforbindelse blevet set, både på Solen og omkring Jorden. Men denne nye eksplosionsdrevne type - kaldet tvungen genforbindelse - var aldrig blevet set direkte, troede, at det først blev teoretiseret for 15 år siden. De nye observationer er netop blevet offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift .

Den tidligere observerede spontane genforbindelse kræver et område med de helt rigtige forhold - såsom at have et tyndt lag af ioniseret gas, eller plasma, der kun svagt leder elektrisk strøm - for at opstå. Den nye type, tvungen genforbindelse, kan ske flere steder, såsom i plasma, der har endnu lavere modstand mod at lede en elektrisk strøm. Imidlertid, det kan kun forekomme, hvis der er en form for udbrud, der udløser det. Udbruddet klemmer plasma- og magnetfelterne, får dem til at oprette forbindelse igen.

Mens Solens virvar af magnetfeltlinjer er usynlige, de påvirker ikke desto mindre materialet omkring dem - en suppe af ultravarme ladede partikler kendt som plasma. Forskerne var i stand til at studere dette plasma ved hjælp af observationer fra NASAs Solar Dynamics Observatory, eller SDO, ser specifikt på en bølgelængde af lys, der viser partikler opvarmet 1-2 millioner kelvin (1,8-3,6 millioner F).

Observationerne gav dem mulighed for direkte at se den tvungne genforbindelseshændelse for første gang i solkoronaen - Solens øverste atmosfæriske lag. I en serie billeder taget over en time, en prominens i koronaen kunne ses falde tilbage i fotosfæren. På vej, fremtræden løb ind i en snerren af ​​magnetiske feltlinjer, får dem til at forbinde igen i en tydelig X-form.

Spontan genforbindelse tilbyder én forklaring på, hvor varm solatmosfæren er - på mystisk vis, koronaen er millioner af grader varmere end lavere atmosfæriske lag, en gåde, der har fået solforskere i årtier til at søge efter, hvilken mekanisme der driver den varme. Forskerne kiggede på flere ultraviolette bølgelængder for at beregne plasmatemperaturen under og efter genforbindelseshændelsen. Dataene viste, at fremtræden, hvilket var ret køligt i forhold til den blærede corona, fik varme efter stævnet. Dette tyder på, at tvungen genforbindelse kan være en måde, hvorpå koronaen opvarmes lokalt. Spontan genforbindelse kan også opvarme plasma, men tvungen gentilslutning ser ud til at være en meget mere effektiv opvarmning – hvilket øger plasmatemperaturen hurtigere, højere, og på en mere kontrolleret måde.

Mens en fremtrædende rolle var driveren bag denne genforbindelsesbegivenhed, andre soludbrud som blus og koronale masseudslip, kan også forårsage tvungen genforbindelse. Da disse udbrud driver rumvejr - udbruddene af solstråling, der kan beskadige satellitter rundt om Jorden - kan forståelsen af ​​tvungen genforbindelse hjælpe modelbyggere med bedre at forudsige, hvornår forstyrrende højenergiladede partikler kan komme i fart på Jorden.

At forstå, hvordan magnetisk genforbindelse kan fremtvinges på en kontrolleret måde, kan også hjælpe plasmafysikere med at reproducere genforbindelse i laboratoriet. Dette er i sidste ende nyttigt inden for laboratorieplasma til at kontrollere og stabilisere dem.

Forskerne fortsætter med at lede efter flere tvungen genforbindelsesbegivenheder. Med flere observationer kan de begynde at forstå mekanikken bag genforbindelsen, og det kan ofte ske.

"Vores tanke er, at tvungen genforbindelse er overalt, " sagde Srivastava. "Men vi er nødt til at fortsætte med at observere det, at kvantificere det, hvis vi vil bevise det."