Simulationen zeigen, warum die Sonnenkorona heißer ist als das Plasma

Wissenschaftler des Princeton Plasma Physics Laboratory führten die weltweit größte Simulation von Turbulenzen durch

astrophysikalisches Plasma.Die Studie zeigte, dass der Prozess der magnetischen Wiederverbindung die Erwärmung der Sonnenatmosphäre – der Korona – steuert. Die Physik dieses Prozesses wird dazu beitragen, die Sternentstehung und den Ursprung großräumiger Magnetfelder im Universum besser zu verstehen und das Weltraumwetter vorherzusagen.

Die Forscher verwendeten ComputerModellierung zur Wiederherstellung der Wiederverbindung - der Wiederverbindung der Magnetfeldlinien des Sterns, die von verschiedenen Domänen ausgehen. Dieser Prozess trennt die Magnetfelder im Plasma des Sterns und verbindet sie heftig wieder. Die Forscher stellen fest, dass traditionelle Beobachtungen mit Boden- und sogar Weltraumobservatorien keine ausreichende Auflösung bieten, um diesen Prozess im Detail zu beobachten.

Physiker nutzten 200 Millionen Stunden ComputerZeit für die weltweit größte Simulation der Erwärmung der Sonnenatmosphäre. Die Simulationen zeigten, wie die schnelle Wiederverbindung von Magnetfeldlinien große turbulente Energie in kleine innere Energie umwandelt. Infolgedessen wird turbulente Energie auf kleinen Skalen effizient in thermische Energie umgewandelt, was zu einer Überhitzung der Korona führt.

Während der Simulation reißen die Wissenschaftler undverbinden magnetische Feldlinien, um Ketten kleiner verdrillter Linien zu erzeugen, die Plasmoide genannt werden. Dies verändere das Verständnis der seit mehr als einem halben Jahrhundert weit verbreiteten turbulenten Energiekaskade, stellen die Autoren der Studie fest. Die Ergebnisse der Arbeit setzen die Geschwindigkeit der Energieübertragung mit der Wachstumsgeschwindigkeit der Plasmoide in Beziehung, wodurch die Energieübertragung von großen auf kleine Skalen verbessert und die Korona in diesen Skalen stark erhitzt wird.

Wenn der Wiederverbindungsprozess langsam ist undDie turbulente Kaskade ist schnell, das Schalten von Magnetfeldern kann die Energieübertragung nicht beeinflussen, sagen die Autoren der Studie. Aber wenn die Wiederschließungsrate hoch genug wird, kann sie Energie effizienter in innere Energie umwandeln und die Partikel erhitzen.

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Titelbild: NASA/SDO/AIA