Kaotiske magnetfeltlinjer kan løse problemet med koronal opvarmning

Det er kendt, at solens korona - det yderste lag af solens atmosfære - er omkring 100 gange varmere end dens fotosfære - solens synlige lag. Årsagen til denne mystiske opvarmning af solens koronale plasma, imidlertid, er endnu ikke helt forstået. Et forskerhold i Indien har udviklet et sæt numeriske beregninger for at kaste lys over dette fænomen, og præsentere denne uge i Plasmas fysik , analyse, der undersøger kaotiske magnetfelters rolle i potentielle opvarmningsmekanismer.

Arbejder under ideen om, at kaotisk sammenfiltrede magnetfeltlinjer eksisterer i hele astrofysiske plasmaer, holdet brugte højtydende computersimulering for at få en forståelse af disse kaotiske feltlinjer. Specifikt, de undersøgte forhold, der skaber bånd af intens elektrisk strøm, kendt som aktuelle ark.

De nuværende ark, menes at blive produceret i koronalplasmaet, er potentielle steder for magnetiske genforbindelser, som giver en mekanisme til ekstrem opvarmning af koronaen. I øvrigt, inden for de aktuelle ark, det elektriske felt topper og accelererer ladede partikler.

"Vi ønsker at gå et skridt fremad for at forklare den spontane generering af disse nuværende ark, " sagde Sanjay Kumar, et medlem af forskergruppen.

Forskningsmetoden fokuserede på at tillade en ukomprimerbar, termisk homogen magnetofluid med uendelig elektrisk ledningsevne til at slappe af via viskøs dissipation, mod en karakteriseret sluttilstand. Beregningerne blev foretaget i overensstemmelse med velaccepteret magnetostatisk teori og resulterede i spontan aktuel pladeudvikling, gør dem relevante for studiet af partikelacceleration i astrofysiske plasmaer.

Ved at bruge Vikram-100, 100TF High Performance Computing-faciliteten på Physical Research Laboratory, forskerne simulerede den viskøse afslapning og verificerede nøjagtig fluxfrysning, en konservativ adfærd skal en pålidelig simulering demonstrere. Holdet plottede de maksimale intensiteter af volumenstrømtætheder for specifikke tendenser med stigende magnetfeltkaos, som gav et mål for produktionen af ​​nuværende plader. Derudover de maksimale størrelser af volumenstrømtæthed blev fundet at skalere med den numeriske opløsning, der blev brugt i computersimuleringen, som viste den forventede skalering af nuværende arkudvikling.

Det simple faktum, at den maksimale værdi af volumenstrømtæthed blev øget med stigende magnetfeltlinjekaos, kaldet "kaositet, " foreslår en direkte proportionalitet mellem intensiteten af ​​det aktuelle ark og kaotiskitet.

I de tre undersøgte tilfælde, forskerne fandt dannelsen af ​​to forskellige sæt nuværende ark. Et sæt blev arrangeret langs y-aksen, mens den anden blev dannet et andet sted og på et tidspunkt senere end den første. Ud fra deres analyse af denne hændelse, holdet fastslog, at en gunstig udvikling bringer ikke-parallelle magnetiske feltlinjer tæt på hinanden og intensiverer nuværende ark.

Disse simuleringer giver ny og ny indsigt i indflydelsen af ​​kaotiske magnetfeltlinjer på den spontane udvikling af nuværende ark, og dermed potentielle steder for partikelacceleration.

"Dette er første gang, vi har forklaret den kaotiske feltlinjes rolle i genereringen af ​​disse spontane strømark, " sagde Kumar, refererer til det videnskabelige samfund som helhed.