W 1999 roku na Słońcu dostrzeżono tajemnicze cechy przypominające palce – teraz naukowcy mają wyjaśnienie

W styczniu 1999 roku naukowcy zaobserwowali tajemnicze ruchy w rozbłysku słonecznym.

W przeciwieństwie do typowych rozbłysków, które pokazywały jasną energię erupującą na zewnątrz Słońca, ten rozbłysk słoneczny wykazywał również ruch w dół, jakby materia opadała z powrotem w kierunku Słońca. Opisany jako „poruszające się w dół ciemne puste przestrzenie”, astronomowie zastanawiali się, co dokładnie widzą.

Teraz w badaniu opublikowanym dzisiaj (27 stycznia 2022 r.) w: Astronomia Przyrody, astronomowie w Centrum Astrofizyki | Harvard i Smithsonian (CfA) oferują nowe wyjaśnienie słabo rozumianych przepływów, obecnie określanych przez społeczność naukową jako przepływy supra-arcade (SAD).

„Chcieliśmy wiedzieć, jak powstają te struktury”, mówi główny autor i astronom CfA Chengcai Shen, który opisuje struktury jako „ciemne cechy przypominające palec”. „Co nimi kieruje i czy naprawdę są związani z ponownym połączeniem magnetycznym?”

Naukowcy założyli, że SAD są powiązane z ponownym połączeniem magnetycznym od czasu ich odkrycia w latach 90-tych. Proces ten zachodzi, gdy pola magnetyczne pękają, uwalniając szybko poruszające się i niezwykle energetyczne promieniowanie, a następnie ponownie się przekształcają.

Na pokładzie Atmospheric Imaging Assembly (AIA) NASASolar Dynamics Observatory rejestruje ponad-arkadowy odpływ w rozbłysku słonecznym, który miał miejsce 29 listopada 2020 r. Źródło: NASA SDO / Sijie Yu

Na Słońcu mamy dużo pól magnetycznych skierowanych we wszystkich kierunkach. W końcu pola magnetyczne są spychane do punktu, w którym rekonfigurują się i uwalniają dużo energii w postaci rozbłysku słonecznego” – mówi współautorka badania i astronom z CfA, Kathy Reeves.

Reeves dodaje: „To jak rozciągnięcie gumki i przecięcie jej na środku. Jest zestresowany i rozciągnięty, więc odskoczy”.

Naukowcy założyli, że ciemne spływy były oznakami przerwanych pól magnetycznych „cofających się” do Słońca po wybuchu rozbłysku słonecznego.

Ale był pewien haczyk.

Większość odpływów obserwowanych przez naukowców jest „zadziwiająco powolna”, mówi współautor Bin Chen, astronom z Instytut Technologii w New Jersey.

Shen wyjaśnia: „Nie przewidują tego klasyczne modele ponownego łączenia, które pokazują, że przepływy w dół powinny być znacznie szybsze. To konflikt, który wymaga innego wyjaśnienia”.

Aby dowiedzieć się, co się dzieje, zespół przeanalizował obrazy w dół wykonane przez Atmospheric Imaging Assembly (AIA) na pokładzie Obserwatorium Dynamiki Słonecznej NASA. Zaprojektowana i zbudowana częściowo w CfA i prowadzona przez Lockheed Martin Solar Astrophysics Laboratory, AIA wykonuje zdjęcia Słońca co dwanaście sekund w siedmiu różnych długościach fali światła, aby zmierzyć zmiany w atmosferze Słońca.

Następnie wykonali symulacje 3D rozbłysków słonecznych i porównali je z obserwacjami.

Wyniki pokazują, że większość SAD nie jest generowana przez ponowne połączenie magnetyczne. Zamiast tego tworzą się same w turbulentnym środowisku i są wynikiem interakcji dwóch płynów o różnych gęstościach.

Reeves mówi, że naukowcy widzą zasadniczo to samo, co dzieje się, gdy woda i olej są zmieszane razem: dwie różne gęstości płynów są niestabilne i ostatecznie rozdzielone.

„Te ciemne, przypominające palce puste przestrzenie są w rzeczywistości brakiem osocze. Gęstość jest tam znacznie niższa niż otaczającej plazmy”, mówi Reeves.

Zespół planuje kontynuować badanie SAD i innych zjawisk słonecznych za pomocą symulacji 3D, aby lepiej zrozumieć ponowne połączenie magnetyczne. Dzięki zrozumieniu procesów, które napędzają rozbłyski i erupcje słoneczne ze Słońca, mogą ostatecznie pomóc w opracowaniu narzędzi do prognozowania pogody kosmicznej i łagodzenia jej skutków.

Odniesienie: „Pochodzenie przepływów o niskiej gęstości plazmy związanych z ponownym połączeniem magnetycznym w rozbłyskach słonecznych” 27 stycznia 2022 r., Astronomia Przyrody.
DOI: 10.1038/s41550-021-01570-2

Dodatkowymi współautorami artykułu są Xiaoyan Xie z CfA; Sijie Yu z Instytutu Technologii w New Jersey; i Vanessa Polito z Bay Area Environmental Research Institute.

Badania te były wspierane grantami z Narodowej Fundacji Nauki.