Simuleringar visar varför solkorona är hetare än plasma

Forskare från Princeton Plasma Physics Laboratory genomförde världens största simulering av turbulens i

astrofysiskt plasma.Studien visade att processen med magnetisk återkoppling styr uppvärmningen av solatmosfären - koronan. Fysiken i denna process kommer att hjälpa till att bättre förstå stjärnbildning, ursprunget till storskaliga magnetfält i universum och förutsäga rymdväder.

Forskarna använde datormodellering för att återskapa återkopplingen - återkopplingen av stjärnans magnetfältslinjer som härrör från olika domäner. Denna process separerar och återansluter våldsamt magnetfälten i stjärnans plasma. Forskarna noterar att traditionella observationer med mark- och till och med rymdobservatorier inte ger tillräcklig upplösning för att observera denna process i detalj.

Fysiker använde 200 miljoner timmars datordags för världens största simulering av uppvärmningen av solatmosfären. Simuleringarna visade hur den snabba återkopplingen av magnetfältslinjer omvandlar storskalig turbulent energi till liten intern energi. Som en konsekvens omvandlas turbulent energi effektivt till termisk energi i små skalor, vilket leder till överhettning av koronan.

Under simuleringen river forskare ochkoppla samman magnetfältslinjer för att generera kedjor av små vridna linjer som kallas plasmoider. Detta förändrar förståelsen av den turbulenta energikaskaden, som har varit utbredd i mer än ett halvt sekel, konstaterar författarna till studien. Resultaten av arbetet relaterar hastigheten för energiöverföring till hur snabbt plasmoiderna växer, vilket ökar överföringen av energi från stora skalor till små och värmer upp koronan kraftigt på dessa skalor.

När återanslutningsprocessen är långsam ochden turbulenta kaskaden är snabb, växlande magnetfält kan inte påverka energiöverföringen, säger studieförfattarna. Men när återförslutningshastigheten blir tillräckligt hög, kan den mer effektivt omvandla energi till intern energi och värma upp partiklarna.

Läs mer:

Graven till "Jesu barnmorska" grävdes fram: forskare berättade vad de hittade där

Einstein har fel igen och hans huvudteori skrevs om: hur det förändrar världen

Publicerad testvideo av världens första propeller med 11 blad

Omslagsbild: NASA/SDO/AIA