Caltech-Forscher bauten im Labor ein Plasmaschleifenmodell,
Um die Analyse durchzuführen, bauten Physiker ein Vakuum aufKammer mit Doppelelektroden im Inneren. Sie luden einen Kondensator auf und leiteten die Energie dann durch Elektroden, um eine Miniatur-Sonnenkoronaschleife zu erzeugen. Der gesamte Vorgang wurde mit einer Kamera aufgezeichnet, die 10 Millionen Bilder pro Sekunde aufnimmt. Jeder Zyklus dauerte etwa 10 μs und führte zur Bildung einer Schleife von 20 cm Länge und etwa 1 cm Durchmesser. Obwohl sie viel kleiner als die solare Schleife ist, ist die Struktur mit der echten identisch.
Ähnlichkeiten zwischen echten (oben) und Laborsonneneruptionen (unten). Bild: Bellan Lab, Caltech
Die Studie zeigte, dass die Schleifen der Sonnenkoronasind keine einzelne Struktur, sondern eher fraktal gewebte Fäden, ähnlich einem großen Seil. „Wenn Sie ein Stück Seil durchschneiden, sehen Sie, dass es aus Geweben einzelner Fäden besteht. Trennen Sie diese einzelnen Strähnen und Sie werden sehen, dass es sich um Zöpfe aus noch feineren Strängen handelt, und so weiter. Plasmaschleifen funktionieren genauso“, sagt Yang Zhang, Co-Autor der Studie.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass eine solche Struktur für wichtig istErzeugung hochenergetischer Teilchen und Röntgenstrahlen während einer Sonneneruption. Plasma ist ein starker elektrischer Leiter. Aber wenn zu viel Strom versucht, durch die Koronaschleife der Sonne zu fließen, ändert sich die Struktur. In der Schlaufe bildet sich eine Biegung - Instabilität in Form eines Korkenziehers, dadurch beginnen einzelne Fäden zu brechen. In diesem Fall entlastet jeder Thread die verbleibenden.
Laborsimulation einer Sonneneruption. Bild: Bellan Lab, Caltech
Untersuchung des Prozesses Mikrosekunde für Mikrosekunde,Die Wissenschaftler bemerkten die Spitze der negativen Spannung, die mit dem Ausbruch von Röntgenstrahlen verbunden war, als das Filament brach. Diese Spannungsänderung ähnelt dem Druckabfall, der an der Verengung einer Wasserleitung auftritt. Das elektrische Feld dieser Spannungsspitze beschleunigt die geladenen Teilchen auf extreme Energien, und wenn sie dann langsamer werden, werden Röntgenstrahlen emittiert.
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Auf dem Cover: Simulation einer Plasmaschleife auf der Sonnenoberfläche. Bild: Bellan Lab, Caltech