پلاسمای منفجر شده با لیزر نشان می دهد که چگونه ناپایداری ها می توانند تاج خورشید را گرم کنند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

خورشید از سطح مرئی خود گرما را در دمای نسبتا خنک 5800 کلوین ساطع می کند. با این حال، در لایه بیرونی نازک جو خورشید به نام تاج، الکترون ها می توانند به دمای میلیون ها درجه برسند، به دلایلی که ستاره شناسان هنوز به طور کامل توضیح نداده اند.

از طریق تحقیقات جدید منتشر شده در Physical Review Letters، تیمی به رهبری وی سان در موسسه انرژی اتمی چین شرایطی شبیه به کرونا را در آزمایشگاه بازسازی کردند. آزمایش آن‌ها نشان می‌دهد که چگونه این گرمایش چشمگیر می‌تواند توسط ناپایداری‌های پلاسمای تاج، که انفجارهای کوچکی از انرژی به نام «نانو شعله‌ها» را ایجاد می‌کند، هدایت شود.

توضیح اصلی برای گرمایش تاج از سطح خورشید شروع می شود، جایی که پلاسمای در حال چرخش به آرامی می پیچد و میدان های مغناطیسی را که به تاج می رسد، کشیده می شود و انرژی را در آنها ذخیره می کند.

در نهایت، در داخل صفحات نازک جریان الکتریکی، خطوط میدان مغناطیسی که در جهت مخالف قرار دارند می‌توانند شکسته شوند و در فرآیندی به نام «اتصال مجدد» دوباره به هم بپیوندند و ناگهان این انرژی آزاد شود. هر نانوشعله بر اساس استانداردهای خورشیدی کوچک است، اما می تواند جت های پلاسما را پرتاب کند و برای مدت کوتاهی محیط اطراف خود را تا دمای شدید گرم کند.

به طور جداگانه، مشاهدات ساختارهای انگشت مانندی را نشان داده است که در آن قطرات متراکم پلاسمای خنک‌تر از پلاسمای نازک‌تر اطراف خود می‌ریزند، فرآیندی که ستاره‌شناسان آن را «باران تاجی» می‌نامند. بسیار شبیه مایع سنگینی که روی مایع سبک‌تر قرار می‌گیرد، این آرایش ناپایدار است.

شبیه‌سازی‌ها نشان داده‌اند که این انگشتان می‌توانند میدان‌های مغناطیسی را به هم فشار دهند و باعث اتصال مجدد و جت‌های کوچک پلاسما شوند. با این حال، تاکنون هیچ شواهد مستقیمی این اثرات را با گرمایش نانوشعله مرتبط نکرده است.

تیم Sun برای ایجاد آنالوگ خود از تاج، از تاسیسات لیزری Shenguang-II چین استفاده کرد. آنها پرتوهای لیزری قدرتمندی را به سمت اهداف ریز پلاستیکی با سطوح موج دار شلیک کردند. این یک پلاسما با عرض تنها میلی‌متر تولید می‌کند که ناپایداری‌ها به روشی کاملا کنترل‌شده بذر می‌شوند.

اگرچه پلاسما بسیار کوچکتر از هر چیزی در خورشید است، اما به گونه ای تنظیم شده بود که رفتاری مشابه پلاسما در اطراف باران تاجی داشته باشد. محققان سپس ساختار پلاسما و میدان های مغناطیسی را با استفاده از تصویربرداری نوری ردیابی کردند و دمای الکترون آن را با تجزیه و تحلیل پرتوهای ایکس منتشر شده از آن تخمین زدند. برای مقایسه، آنها آزمایش را با استفاده از اهداف مسطح تکرار کردند، جایی که هیچ ناپایداری نمی توانست ایجاد شود.

نتیجه اولین نمایش آزمایشگاهی گرمایش نانوشعله ناشی از ناپایداری پلاسما بود. با اهداف مواج، این تیم ساختارهای انگشت مانندی را که در تاج واقعی دیده می‌شد، بازتولید کردند، که میدان‌های مغناطیسی مخالف جهت‌دار را به هم فشار دادند و باعث اتصال مجدد شدند. این به الکترون ها اجازه داد تا به حدود 820000 کلوین برسند: تقریبا دو برابر حداکثر دمای تولید شده توسط اهداف تخت.

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای همراه نشان داد که گرمایش الکتریکی در لایه‌های جریان در حال اتصال مجدد بسیار بیشتر از گرمایش از طریق اصطکاک در پلاسما است. هنگامی که شبیه‌سازی‌ها تولید میدان‌های مغناطیسی را سرکوب کردند، بیشتر گرمای اضافی ناپدید شد و توضیح مغناطیسی را تقویت کرد.

نتیجه می تواند شکاف مهمی را در درک ما از نحوه گرم شدن کرونا پر کند. تیم Sun اکنون امیدوار است که آزمایش خود را با پلاسمای سه بعدی بیشتر و اندازه گیری های دقیق تر انجام دهد. این به نوبه خود می تواند به محققان کمک کند تا به سؤالات باقی مانده در مورد چگونگی عملکرد این مکانیسم و ​​اینکه آیا شعله های نانو به اندازه کافی برای توضیح بخش بزرگی از گرمای تاج رخ می دهند، پاسخ دهند.

توسط نویسنده ما سام جارمن، ویرایش شده توسط سادی هارلی، و بررسی واقعیت و بازبینی توسط رابرت ایگان برای شما نوشته شده است - این مقاله نتیجه کار دقیق انسانی است. ما برای زنده نگه داشتن روزنامه نگاری علمی مستقل به خوانندگانی مانند شما متکی هستیم. اگر این گزارش برای شما مهم است، لطفا یک کمک مالی (به ویژه ماهانه) در نظر بگیرید. به عنوان تشکر، یک حساب کاربری بدون آگهی دریافت خواهید کرد.

وی سان و همکاران، نمایش آزمایشگاهی گرمایش تاج از طریق اتصال مجدد مغناطیسی در حین شعله های نانو، نامه های بررسی فیزیکی (2026). DOI: 10.1103/tmll-l58c

نویسنده مشارکت کننده Science X; اخترفیزیک، مواد جدید، تصویربرداری پزشکی و فناوری های الهام گرفته از زیست را پوشش می دهد. نمایه کامل →

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →