Solar haletudse-lignende jetfly set med NASAS IRIS tilføjer ny ledetråd til ældgammelt mysterium

Forskere har opdaget haletudseformede jetfly, der kommer ud af områder med intense magnetiske felter på Solen. I modsætning til dem, der bor på jorden, disse "haletudser" - formelt kaldet pseudo-chok - er udelukkende lavet af plasma, det elektrisk ledende materiale lavet af ladede partikler, der anslår at udgøre 99 procent af det observerbare univers. Opdagelsen tilføjer et nyt spor til et af de længste mysterier inden for astrofysik.

I 150 år har videnskabsmænd forsøgt at finde ud af, hvorfor Solens piskede øvre atmosfære - koronaen - er over 200 gange varmere end soloverfladen. denne region, som strækker sig millioner af miles, på en eller anden måde bliver overophedet og frigiver konstant højt ladede partikler, som ræser hen over solsystemet med supersoniske hastigheder.

Når disse partikler møder Jorden, de har potentiale til at skade satellitter og astronauter, forstyrre telekommunikation, og endda forstyrre elnettene under særligt stærke begivenheder. At forstå, hvordan koronaen bliver så varm, kan i sidste ende hjælpe os med at forstå den grundlæggende fysik bag, hvad der driver disse forstyrrelser.

I de seneste år, forskere har stort set diskuteret to mulige forklaringer på koronal opvarmning:nanoflares og elektromagnetiske bølger. Nanoflare-teorien foreslår bombelignende eksplosioner, som frigiver energi til solens atmosfære. Søskende til de større soludbrud, de forventes at opstå, når magnetfeltlinjer eksplosivt forbindes igen, udløser en bølge af varme, ladede partikler. En alternativ teori antyder, at en type elektromagnetisk bølge kaldet Alfvén-bølger kan skubbe ladede partikler ind i atmosfæren som en havbølge, der skubber en surfer. Forskere tror nu, at koronaen kan blive opvarmet af en kombination af fænomener som disse, i stedet for en enkelt alene.

Den nye opdagelse af pseudo-chok tilføjer endnu en spiller til den debat. Især, det kan bidrage med varme til coronaen på bestemte tidspunkter, nemlig når solen er aktiv, såsom under solmaksimum - den mest aktive del af Solens 11-årige cyklus præget af en stigning i solpletter, soludbrud og koronale masseudslip.

Opdagelsen af ​​solhaletudserne var noget tilfældigt. Da man for nylig analyserede data fra NASAs Interface Region Imaging Spectrograph, eller IRIS, videnskabsmænd bemærkede unikke aflange stråler, der dukkede op fra solpletter ¬— cool, magnetisk aktive områder på Solens overflade - og stigende 3, 000 miles op i den indre corona. Jetflyene, med klodsede hoveder og sarte haler, lignede haletudser, der svømmede op gennem solens lag, for forskerne.

"Vi ledte efter bølger og plasmaudstødning, men i stedet, vi bemærkede disse dynamiske pseudo-chok, som afbrudte plasmastråler, der ikke er som rigtige stød, men meget energiske til at opfylde Suns strålingstab, " sagde Abhishek Srivastava, videnskabsmand ved Indian Institute of Technology (BHU) i Varanasi, Indien, og hovedforfatter på det nye papir i Natur astronomi .

Ved hjælp af computersimuleringer, der matcher begivenhederne, de fastslog, at disse pseudo-chok kunne bære nok energi og plasma til at opvarme den indre korona.

Forskerne mener, at pseudo-chokkene udstødes ved magnetisk genforbindelse - en eksplosiv sammenfiltring af magnetiske feltlinjer, som ofte forekommer i og omkring solpletter. Pseudo-chokkene er hidtil kun blevet observeret omkring kanten af ​​solpletter, men videnskabsmænd forventer, at de også vil blive fundet i andre stærkt magnetiserede områder.

I løbet af de seneste fem år, IRIS har holdt øje med Solen i sin 10, 000-plus kredsløb om Jorden. Det er en af ​​flere i NASAs sol-stirrende flåde, der konstant har observeret solen i løbet af de sidste to årtier. Sammen, de arbejder på at løse debatten om koronal opvarmning og løse andre mysterier, Solen opbevarer.

"Fra begyndelsen, IRIS videnskabelige undersøgelse har fokuseret på at kombinere højopløselige observationer af solatmosfæren med numeriske simuleringer, der fanger væsentlige fysiske processer, " sagde Bart De Pontieu forsker ved Lockheed Martin Solar &Astrophysics Laboratory i Palo Alto, Californien. "Dette papir er en flot illustration af, hvordan en sådan koordineret tilgang kan føre til ny fysisk indsigt i, hvad der driver dynamikken i solatmosfæren."

Det nyeste medlem i NASAs heliofysikflåde, Parker solsonde, kan muligvis give nogle yderligere ledetråde til mysteriet om koronal opvarmning. Lanceret i 2018, rumfartøjet flyver gennem solkoronaen for at spore, hvordan energi og varme bevæger sig gennem regionen og for at udforske, hvad der accelererer solvinden samt solenergipartikler. Ser man på fænomener langt over området, hvor pseudo-chok er fundet, Parker Solar Probes undersøgelse håber at kaste lys over andre opvarmningsmekanismer, som nanoflammer og elektromagnetiske bølger. Dette arbejde vil supplere den forskning, der er udført med IRIS.

"Denne nye varmemekanisme kan sammenlignes med de undersøgelser, som Parker Solar Probe vil lave, " sagde Aleida Higginson, stedfortrædende projektforsker for Parker Solar Probe ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. "Sammen kunne de give et omfattende billede af koronal opvarmning."