Forskere foreslår kilde til uforklarlige solstråler

Intet virker mere kendt end solen på himlen. Men mystiske hvirvler, jetfly, og glimt af kraftigt lys, som forskerne ikke kan forklare, forekommer hele tiden i solens ydre atmosfære. Nu, forskere ved det amerikanske energiministeriums (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har fået indsigt i disse gådefulde fænomener.

Brug af kraftfulde computere til at simulere solens atmosfære, eller corona, forskerne fandt ud af, at røntgenlysets hvirvler og blink, sammen kendt som en koronal jetfly, kan være forårsaget af globs af plasma, der kommer ud fra solen i kugleformer, der ligner magnetiske former kendt som sfæromaks. "Denne forskning bekræfter antagelserne fra PPPL-fysiker Masaaki Yamada, hvem først fik ideen, " sagde Joshua Latham, første forfatter af papiret, der rapporterer resultaterne i Plasmas fysik .

Latham afsluttede forskningen som en del af sin seniorafhandling for fysikafdelingen, mens han var bachelor på Princeton University. Han er i øjeblikket doktorand i Nuclear Engineering and Radiological Sciences afdelingen ved University of Michigan.

Store koronale stråler, selvom den stammer 93 millioner miles væk på solen, kan påvirke os her på jorden. Jetflyene kan bidrage til udstrømning af partikler kendt som solvinden, der kan ramme vores planets ydre atmosfære og forstyrre kommunikationssatellitter og elnet. Mindre jetfly, som studeres på PPPL, bidrager også til solvinden, og sammen med udbrud af røntgenlys kan hjælpe med at opvarme koronaen. Enhver indsigt i, hvordan jetflyene dannes, kan hjælpe videnskabsmænd med at forudsige deres forekomst og forberede Jorden på deres påvirkning.

Simuleringerne indikerer, at der dannes en kuppelformet magnetisk struktur på solens overflade før de koronale stråler. Derefter, magnetiske feltlinjer i bunden af ​​strukturen løsnes fra soloverfladen i en proces kendt som magnetisk genforbindelse, den nedbrydende og voldsomme genforbindelse af magnetiske felter, der opstår overalt i universet.

Nu begynder kuplen at vippe. Som det gør det, de øverste magnetfeltlinjer rører ved de omgivende linjer og skaber endnu en omgang genforbindelse. Plasma i kuplen accelererer derefter og frigiver den lagrede magnetiske energi. "I bund og grund disse resultater viser de fysiske processer, der skulle ske for at frembringe glimt af røntgenlys, " sagde Latham.

"Tidligere simuleringer har antydet, at koronale jetfly stammer fra genforbindelse, men ingen var sikker på, hvordan den magnetiske konfiguration i begyndelsen af ​​processen ville være, " sagde han. "Disse resultater indikerer, at en sfæromak kan være den oprindelige struktur, og at den vipper, udløser genforbindelsen."

For en videnskabsmand, der studerer plasma, den fjerde tilstand af stof, der består af overophedet gas, der leder elektricitet, solen er et naturligt emne. "Vi studerer plasma her på PPPL, og stjerner er lavet af plasma, " sagde PPPL-fysiker Elena Belova, som ændrede computerkoden, der producerede simuleringen, og sammen med Yamada overvågede Lathams projekt. "Og hvis du vil studere plasma og stjerner, det ville give mening at studere stjernen ved siden af ​​os, " hun sagde.

Fysikere har også testet spheromaks som en mulig måde at udnytte på Jorden fusionsenergien, der driver solen og stjernerne. Fusion kombinerer lette elementer i form af plasma for at generere enorme mængder energi. Forskere søger at kopiere fusion til en praktisk talt uudtømmelig strømforsyning til at generere elektricitet.

Yamada og kolleger vil nu bruge en PPPL-enhed kendt som Magnetic Reconnection Experiment (MRX) til at teste spheromak-ideen i et laboratorium. Finansieringen af ​​dette arbejde er et tilskud fra National Aeronautics and Space Administration (NASA).