Lejrbål giver et fingerpeg om solvarmemysteriet

Computersimuleringer viser, at miniature soludbrud med tilnavnet 'lejrbål,' " opdaget sidste år af ESA's Solar Orbiter, er sandsynligvis drevet af en proces, der kan bidrage væsentligt til opvarmningen af ​​solens ydre atmosfære, eller corona. Hvis det bekræftes af yderligere observationer, tilføjer dette en nøglebrik til puslespillet om, hvad der opvarmer solkoronaen - et af de største mysterier i solfysikken.

Lejrbål er et af mange emner, der diskuteres i en dedikeret Solar Orbiter første resultatsession på European Geosciences Union (EGU) Generalforsamling i dag.

Mystisk opvarmning

Solen har et mystisk træk:på en eller anden måde indeholder den spinkle ydre atmosfære gas med en temperatur på en million grader, alligevel er soloverfladen kun 5500°C. Logikken tyder på, at hvis du har en krop, der er meget varm i midten og relativt kølig på overfladen, det skal være endnu køligere, jo længere du kommer væk. Men det ejendommelige ved solens korona – og også mange andre stjerner – er, at den begynder at varme op, jo længere man bevæger sig over overfladen. Mange ideer er blevet fremsat i løbet af de sidste årtier med udgangspunkt i solens magnetfelt, men hvordan energien genereres, transporteret og bortskaffet har været en kilde til megen debat.

Indtast Solar Orbiter, med et af dets vigtigste mål at gå dybere ind i dette mysterium.

Fantastiske detaljer allerede leveret af Solar Orbiters Extreme Ultraviolet Imager (EUI) 'first light'-billeder blot måneder efter lanceringen sidste år og har siden afsløret mere end 1500 små, flimrende lysere med tilnavnet lejrbål. Disse kortvarige lejrbål varer mellem 10 og 200 sekunder, og har et fodaftryk, der dækker mellem 400 og 4000 km. De mindste og svageste begivenheder, som ikke var blevet observeret før, synes at være den mest rigelige, og repræsenterer en hidtil uset fin struktur af regionen, hvor opvarmningsmysteriet mistænkes for at være forankret.

Model lejrbål

Yajie Chen, en ph.d. studerende fra Peking University i Kina, arbejder sammen med professor Hardi Peter fra Max Planck Institute for Solar System Research i Tyskland og kolleger, brugte en computermodel til at dykke ned i lejrbålets fysik, med spændende første resultater.

"Vores model beregner emissionen, eller energi, fra solen, som du ville forvente et rigtigt instrument til at måle, " forklarer Hardi. "Modellen genererede lysere ligesom lejrbålene. Desuden, det sporer de magnetiske feltlinjer ud, gør det muligt for os at se ændringerne af magnetfeltet i og omkring de lysende begivenheder over tid, fortæller os, at en proces kaldet komponentgenopkobling ser ud til at være på arbejde."

Genforbindelse er et velkendt fænomen, hvor magnetiske feltlinjer i modsat retning brydes og derefter forbindes igen, frigiver energi, når de gør det. Typisk genforbindelse sker mellem feltlinjer, der peger i modsatte retninger, men med såkaldt komponentgenforbindelse er feltlinjerne næsten parallelle, peger i samme retning, med genforbindelse derfor sker i meget små vinkler.

"Vores model viser, at den energi, der frigives fra lysnerne gennem komponentgenopkobling, kan være nok til at opretholde temperaturen på solkoronaen forudsagt ud fra observationer, " siger Yajie.

"I et af vores casestudier, vi finder ud af, at afviklingen af ​​et fluxreb [spiralformede magnetfeltlinjer, der snoer sig om en fælles akse], starter opvarmningen i stedet, " tilføjer Hardi. "Det er spændende at finde disse variationer, og vi ser frem til at se, hvilken yderligere indsigt vores modeller bringer for at hjælpe os med at forbedre vores teorier om processerne bag opvarmningen."

Holdet advarer om, at det er meget tidlige dage. De har brugt modellen til at se på syv af de lyseste hændelser genereret i deres simulering, som sandsynligvis svarer til de største lejrbål observeret af EUI. Nøglen til at fremme undersøgelsen vil være fælles observationer mellem EUI og rumfartøjets Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) og Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) spektrograf, når Solar Orbiters fulde videnskabsmission går i gang i november. PHI vil afsløre solens magnetfelt, og hvordan det ændrer sig på overfladen, mens SPICE vil måle temperaturen og tætheden af ​​koronaen.

Samarbejde

Yderligere indsigt i lejrbålene er også blevet muliggjort ved at parre med NASAs Solar Dynamics Observatory, som er i kredsløb om Jorden, at triangulere højden af ​​lejrbålene i solatmosfæren.

"Til vores overraskelse, lejrbål er placeret meget lavt i solens atmosfære, kun et par tusinde kilometer over soloverfladen, fotosfæren, siger David Berghmans, Hovedefterforsker for EUI. "Det er meget tidlige dage, og vi lærer stadig meget om bålets egenskaber. For eksempel, selvom lejrbål ligner små koronale sløjfer, deres længde er i gennemsnit lidt kort i forhold til deres højde, tyder på, at vi kun ser en del af disse små sløjfer. Men vores foreløbige analyse viser også, at lejrbål ikke rigtig ændrer deres højde i løbet af deres levetid, at sætte dem til side fra jet-lignende funktioner."

At forstå lejrbålenes karakteristika og deres plads blandt andre kendte solfænomener vil gøre det muligt for videnskabsmænd at dykke dybere ned i solkorona-opvarmningsproblemet.

"Hvor fantastisk at allerede have sådanne lovende data, der kan give indsigt i et af solfysikkens største mysterier, før Solar Orbiter overhovedet har påbegyndt sin nominelle videnskabsfase, " siger ESA's Solar Orbiter Project Scientist Daniel Müller. "Vores mission er heldig at bygge videre på det utrolige jordarbejde fra dem, der har fløjet før, og de teorier og modeller, der allerede er fremsat i løbet af de sidste årtier. Vi ser frem til at se, hvilke manglende detaljer Solar Orbiter – og solsamfundet, der arbejder med vores data – vil bidrage til at løse åbne spørgsmål inden for dette spændende felt."

Solar Orbiter er i øjeblikket i krydstogtfase, " primært fokuseret på instrumentkalibrering, og vil begynde koordinerede observationer mellem sin suite af ti fjernmåling og in situ instrumenter fra november i år.

Solar Orbiter er en rummission i internationalt samarbejde mellem ESA og NASA.

"Forbigående lysstyrker i lille skala i den stille solkorona:en model for lejrbål observeret med Solar Orbiter" af Y. Chen et al. accepteret til offentliggørelse i Astronomi og astrofysik .

"Ekstreme UV stille solbelysning observeret af Solar Orbiter/EUI" af D. Berghmans et al. accepteret til offentliggørelse i Astronomi og astrofysik

"Stereoskopi af ekstreme UV-stille soloplysninger observeret af Solar Orbiter/EUI" af A. Zhukov et al. er blevet forelagt Astronomi og astrofysik .