© NASA/Goddard/SDOSlika koja prikazuje dvije koronalne rupe, prikazane kao relativno tamne regije. Koronalne rupe su područja niske gustoće i temperature vanjske sunčeve atmosfere, poznata kao korona.
Ovo povećanje temperature daleko od sunca je zbunjujuće i neriješena je misterija od 1939. godine, kada je prvi put identificirana visoka temperatura korone. U narednim desetljećima znanstvenici su pokušavali utvrditi mehanizam koji bi mogao uzrokovati ovo neočekivano zagrijavanje, ali do sada nisu uspjeli.
Sada je tim predvođen Sayakom Boseom, istraživačem u Laboratoriju za fiziku plazme Princeton (PPPL) američkog Ministarstva energetike (DOE), napravio značajan napredak u razumijevanju temeljnog mehanizma zagrijavanja.
Njihova nedavna otkrića pokazuju da reflektirani valovi plazme mogu potaknuti zagrijavanje koronalnih rupa, koje su područja niske gustoće solarne korone s otvorenim linijama magnetskog polja koje se protežu u međuplanetarni prostor. Ova otkrića predstavljaju veliki napredak prema rješavanju jedne od najmisterioznijih nedoumica o našoj najbližoj zvijezdi.
"Znanstvenici su znali da koronalne rupe imaju visoke temperature, ali temeljni mehanizam odgovoran za zagrijavanje nije dobro shvaćen", rekao je Bose, glavni autor rada koji je objavio rezultate u časopisu The Astrophysical Journal. "Naša otkrića otkrivaju da refleksija valova plazme može obaviti posao. Ovo je prvi laboratorijski eksperiment koji pokazuje da se Alfvénovi valovi reflektiraju u uvjetima relevantnim za koronalne rupe."
Prvi ih je predvidio švedski fizičar i dobitnik Nobelove nagrade Hannes Alfvén, valovi koji nose njegovo ime nalikuju vibracijama trzajućih žica gitare, osim što su u ovom slučaju valovi plazme uzrokovani pomjeranjem magnetskih polja.
Bose i drugi članovi tima koristili su 20 metara dug plazma stup Large Plasma Device (LAPD) na Sveučilištu California-Los Angeles (UCLA) kako bi pobudili Alfvénove valove pod uvjetima koji oponašaju one koji se javljaju oko koronarnih rupa.
Eksperiment je pokazao da kada Alfvénovi valovi naiđu na područja različite gustoće plazme i intenziteta magnetskog polja, kao što se događa u solarnoj atmosferi oko koronarnih rupa, mogu se reflektirati i putovati unatrag prema svom izvoru. Sudar valova koji se kreću prema van i reflektiranih valova uzrokuje turbulenciju koja zauzvrat uzrokuje zagrijavanje.
"Fizičari su dugo pretpostavljali da bi refleksija Alfvénovog vala mogla pomoći u objašnjenju zagrijavanja koronarnih rupa, ali to je bilo nemoguće potvrditi u laboratoriju ili izravno izmjeriti", rekao je Jason TenBarge, gostujući istraživač na PPPL-u, koji je također pridonio istraživanju.
"Ovaj rad daje prvu eksperimentalnu potvrdu da refleksija Alfvénovog vala nije samo moguća, nego i da je količina reflektirane energije dovoljna za zagrijavanje koronarnih rupa."
Uz provođenje laboratorijskih eksperimenata, tim je izveo računalne simulacije eksperimenata, koje su potvrdile refleksiju Alfvénovih valova u uvjetima sličnim koronalnim rupama.
"Rutinski provodimo višestruke provjere kako bismo osigurali točnost naših opaženih rezultata," rekao je Bose, "i provođenje simulacija je jedan od tih koraka. Fizika refleksije Alfvénovog vala je vrlo fascinantna i komplicirana. Nevjerojatno je koliko temeljni osnovni fizikalni laboratorijski eksperimenti i simulacije mogu značajno poboljšati naše razumijevanje prirodnih sustava poput našeg sunca."
Suradnici su bili znanstvenici sa Sveučilišta Princeton, Sveučilišta California-Los Angeles i Sveučilišta Columbia.
Više informacija: Sayak Bose et al, Eksperimentalna studija refleksije Alfvénovog vala od gradijenta Alfvénove brzine relevantnog za solarne koronalne rupe, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad528f
Komentar: Pojednostavljena, ali informativna verzija problema koronalnog zagrijavanja. Iz NASA-e 2018.: