Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia construíram um modelo de um loop de plasma no laboratório.
Para realizar a análise, os físicos construíram um vácuocâmara com eletrodos duplos em seu interior. Eles carregaram um capacitor e depois passaram a energia através de eletrodos para criar um circuito corona solar em miniatura. Todo o processo foi registrado em uma câmera que tira 10 milhões de fotos por segundo. Cada ciclo durou cerca de 10 μs e resultou na formação de um loop de 20 cm de comprimento e cerca de 1 cm de diâmetro. Embora seja bem menor que o solar, a estrutura é idêntica à real.
Semelhanças entre explosões solares reais (em cima) e de laboratório (em baixo). Imagem: Bellan Lab, Caltech
O estudo mostrou que os loops da coroa solarnão são uma única estrutura, mas sim fios fractalmente tecidos, semelhantes a uma grande corda. “Se você cortar um pedaço de corda, verá que ela consiste em tramas de fios individuais. Separe essas mechas individuais e verá que são tranças de mechas ainda mais finas, e assim por diante. Os loops de plasma funcionam exatamente da mesma maneira”, diz Yang Zhang, coautor do estudo.
Os cientistas descobriram que essa estrutura é importante parageração de partículas de alta energia e raios-X durante uma erupção solar. O plasma é um forte condutor elétrico. Mas quando muita corrente tenta passar pelo loop da coroa solar, a estrutura sofre uma mudança. Uma dobra é formada no loop - instabilidade na forma de um saca-rolhas, como resultado, fios individuais começam a quebrar. Nesse caso, cada thread alivia a carga nas demais.
Simulação laboratorial de uma erupção solar. Imagem: Bellan Lab, Caltech
Estudando o processo microssegundo por microssegundo,os cientistas notaram o pico na voltagem negativa associada à explosão de raios-X no momento em que o filamento se rompeu. Essa mudança na tensão é semelhante à queda de pressão que ocorre no estreitamento de um cano de água. O campo elétrico desse pico de voltagem acelera as partículas carregadas a energias extremas e, à medida que elas desaceleram, são emitidos raios-X.
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Na capa: uma simulação de um loop de plasma na superfície do Sol. Imagem: Bellan Lab, Caltech