Afslører tornadoernes magnetiske natur i solens atmosfære

De første direkte målinger af magnetfeltet i solens kromosfære af et hold, der inkluderer University of Warwick-fysikere, har givet det første observationsbevis på, at enorme tornadoer i vores sols atmosfære er produceret af hvirvlende magnetiske felter.

Rotationsbevægelse er udbredt i naturen, fra malstrømme i floder, fly turbulens, at klare tornadoer og cykloner. I universet, vi finder rotation i hvirvlerne i Jupiters atmosfære, i tilvækstskiver af stjerner og i spiralgalakser.

De konstante bevægelser af solens overflade skaber kæmpe tornadoer i kromosfæren, et atmosfærisk lag, der er opkaldt efter dets røde farve set under totale solformørkelser. Tornadoerne er et par tusinde kilometer i diameter, og ligesom deres navnebrødre på Jorden bærer de masse og energi højt op i atmosfæren. De er derfor grundigt undersøgt som energikanaler for at forklare den ekstraordinære opvarmning af solkoronaen.

Hovedbyggestenen i soltornadoer er sammenfiltrede magnetfelter. Imidlertid, det er notorisk svært at måle magnetfeltet i solens kromosfære. Dette arbejde præsenterer den første direkte observation af kromosfærens magnetfelt, der afslører soltornados magnetiske natur.

I en undersøgelse, der skal offentliggøres i Astronomi og astrofysik tidsskrift, et team af samarbejdspartnere fra det italienske nationale institut for astrofysik (INAF), University of Warwick og den italienske rumfartsorganisation (ASI) har opnået den første tredimensionelle tomografi af de magnetiske felter, der spiraler i en soltornado, og har målt deres svage polarimetriske signaler. Dette gennembrud blev muliggjort takket være fremragende målinger taget med INAF IBIS-instrumentet (Interferometric Bidimensional Spectrometer) ved DST-solteleskopet i New Mexico (USA).

Dr. Juie Shetye fra Center for Fusion, Rum og astrofysik ved University of Warwick hylder identifikationen af ​​snoede magnetfelter i sådanne tornadoer som et gennembrud. Dr. Shetye siger, "Direkte målinger af magnetfeltet i solens kromosfære har hidtil været uhåndgribelige, og denne undersøgelse åbner døren til en ny æra af solforskning. Derudover, solforskning er på vej ind i en ny epoke af solobservationer med åbning af næste generations teleskoper, såsom det 4-meter Daniel K. Inouye Solar Telescope på Hawaii, hvor Storbritannien og University of Warwick deltager. Dette teleskop vil tillade solfysikere, at løse magnetfelter på lokalt amtsniveau. Vi er ved starten af ​​en spændende rejse, der vil optrevle solens nye magnetiske forviklinger."

University of Warwicks Dr. Erwin Verwichtes sofistikerede analytiske metoder blev brugt til at undersøge disse bølgers grundlæggende natur. Dr. Verwichte forklarer:"Disse kromosfæriske tornadoer er naturlige laboratorier til at studere udbredelsen af ​​bølger og den energi, de bærer ind i koronaen. Vores undersøgelse afslører, at fasemønstre af lydbølger i tornadoen kan efterligne rotation og skal tages i betragtning ved måling. styrken af ​​soltornadoer."

"Siden deres opdagelse i 2011, de numeriske simuleringer har antydet, at de roterende strukturer, der observeres i solkromosfæren, er spor efter magnetiske strukturer, der ved deres rotation tvinger solplasmaet til at bevæge sig opad langs magnetfeltlinjerne gennem centrifugalkræfter, " siger Mariarita Murabito, forsker ved Rome-INAF.

"Denne plasmastrøm kan accelereres mod de overliggende lag af solens atmosfære. Der var dog ingen observationsbeviser for disse processer. Bekræftelse af soltornadoernes magnetiske natur er et vigtigt videnstrin."

"Undersøgelsen af ​​transport og spredning af energi i solens atmosfære er af fundamental betydning for forståelsen af ​​opvarmningsmekanismerne i de ydre områder af solen og accelerationen af ​​solvinden." Sagde Marco Stangalini (ASI) fra forskerholdet. "De magnetiske felter, der hvirvler i disse hvirvler, repræsenterer de ideelle fysiske betingelser for excitation af magnetiske bølger, som anses for at være en af ​​hovedaktørerne i opvarmningen af ​​solkoronaen og i at accelerere solvinden. Det er første gang, takket være høj opløsning spektropolarimetriske IBIS data, det blev opnået den tredimensionelle tomografi af magnetfelterne i disse strukturer, " siger Stangalini.

Observationerne udført med IBIS gennem de seneste år har fremmet vores viden om solens atmosfære, især af kromosfærens struktur og dynamik, af udviklingen af ​​magnetiske elementer i små og store skalaer, and of the excitation and propagation of waves in magnetic regions." Comments Ilaria Ermolli (INAF). "A team of researchers and technologists of various INAF institutes and Universities is working to update the instrument, in order to operate it soon to get new observations of the sun's atmosphere with the resolution required to advance our understanding of physical processes underlying the solar activity and space weather."