En overset brik af soldynamo-puslespillet

En tidligere uobserveret mekanisme er på arbejde i Solens roterende plasma:en magnetisk ustabilitet, som videnskabsmænd havde troet var fysisk umuligt under disse forhold. Effekten kan endda spille en afgørende rolle i dannelsen af ​​Solens magnetfelt, siger forskere fra Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), University of Leeds og Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) i tidsskriftet Fysisk gennemgang væsker .

Ligesom en enorm dynamo, solens magnetfelt genereres af elektriske strømme. For bedre at forstå denne selvforstærkende mekanisme, forskere skal belyse processerne og strømmene i solplasmaet. Forskellige rotationshastigheder i forskellige områder og komplekse strømme i solens indre danner tilsammen det magnetiske felt. I processen, usædvanlige magnetiske effekter kan forekomme - som denne nyligt opdagede magnetiske ustabilitet.

Forskere har opfundet udtrykket "Super HMRI" for dette nyligt observerede specielle tilfælde af magnetorotationel ustabilitet (MRI). Det er en magnetisk mekanisme, der forårsager rotation, elektrisk ledende væsker og gasser i et magnetfelt bliver ustabile. Det specielle ved denne sag er, at Super HMRI kræver nøjagtig de samme forhold, som hersker i plasmaet tæt på solækvator - det sted, hvor astrofysikere observerer flest solpletter og, dermed, solens største magnetiske aktivitet. Indtil nu, imidlertid, denne ustabilitet i Solen var gået helt ubemærket hen og er endnu ikke integreret i modeller af soldynamoen.

Det er, Ikke desto mindre, kendt, at magnetiske ustabiliteter er afgørende involveret i mange processer i universet. Stjerner og planeter, for eksempel, genereres af store roterende skiver af støv og gas. I mangel af et magnetfelt, denne proces ville være uforklarlig. Magnetiske ustabiliteter forårsager turbulens i strømmene inden i skiverne og gør det således muligt for massen at agglomerere til et centralt objekt. Som et gummibånd, magnetfeltet forbinder nabolag, der roterer med forskellige hastigheder. Det accelererer de langsomme partikler af stof ved kanterne og bremser de hurtige på indersiden. Der er centrifugalkraften ikke stærk nok, og stoffet kollapser ind i midten. Nær solens ækvator opfører den sig præcis omvendt. De indre lag bevæger sig langsommere end de ydre. Indtil nu, eksperter havde anset denne form for flowprofil for at være fysisk ekstremt stabil.

Forskerne ved HZDR, University of Leeds og AIP besluttede alligevel at undersøge det mere grundigt. I tilfælde af et cirkulært magnetfelt, de havde allerede beregnet, at selv når væsker og gasser roterede hurtigere på ydersiden, magnetisk ustabilitet kan forekomme. Imidlertid, kun under urealistiske forhold:omdrejningshastigheden skulle stige for kraftigt mod yderkanten.

Prøver en anden tilgang, de baserede nu deres undersøgelser på et spiralformet magnetfelt. "Vi havde ikke de store forventninger, men så fik vi en ægte overraskelse, " HZDR's Dr. Frank Stefani husker - fordi den magnetiske ustabilitet allerede kan opstå, når hastigheden mellem de roterende plasmalag kun stiger en smule - hvilket sker i det område af Solen, der er tættest på ækvator.

"Denne nye ustabilitet kan spille en vigtig rolle i at generere solens magnetfelt, Stefani vurderer. "Men for at bekræfte det er vi først nødt til at lave yderligere numerisk komplicerede beregninger." Prof. Günther Rüdiger fra AIP tilføjer, "Astrofysikere og klimaforskere håber stadig på bedre at forstå solpletternes cyklus. Måske vil den 'Super HMRI', vi nu har fundet, tage os et afgørende skridt fremad. Vi vil tjekke det ud."

Med sine forskellige specialer inden for magnetohydrodynamik og astrofysik, det tværfaglige forskerhold har undersøgt magnetiske ustabiliteter - i laboratoriet, på papir og ved hjælp af sofistikerede simuleringer – i mere end 15 år. Forskerne ønsker at forbedre fysiske modeller, forstå kosmiske magnetfelter og udvikle innovative flydende metalbatterier. Takket være et tæt samarbejde, i 2006, det lykkedes dem eksperimentelt at bevise teorien om magnetorotationel ustabilitet for første gang. De planlægger nu testen for den specielle form, de har forudsagt i teorien:I et storstilet eksperiment, der lige nu er ved at blive sat op i DRESDYN-projektet ved HZDR, de ønsker at studere denne magnetiske ustabilitet i laboratoriet.