Μια νέα μελέτη που χρησιμοποιεί το Ηλιακό Τηλεσκόπιο Goode στο Ηλιακό Παρατηρητήριο Big Bear αποκάλυψε έντονη κυματική ενέργεια από ηλιακές κηλίδες που μπορούν να διατηρήσουν θερμοκρασίες έως και ενός εκατομμυρίου βαθμών στο στέμμα του ήλιου. Ενώ αυτή η ανακάλυψη προωθεί την κατανόησή μας για το πρόβλημα της στεφανιαίας θέρμανσης του Ήλιου, το μυστήριο δεν έχει ακόμη λυθεί πλήρως.
με στοιχεία από[{” attribute=””>Big Bear Solar Observatory’s Goode Solar Telescope, researchers discover intense wave energy in the coldest region on the Sun, the sunspot umbra, which is driving puzzling temperatures in the star’s upper atmosphere.
Nearly five thousand kilometers above the Sun’s surface lies a century-old question for solar physicists — how are temperatures in the star’s upper atmosphere, or corona, hundreds of times hotter than temperatures at the Sun’s visible surface?
An international team of scientists has a new answer to the question — commonly referred to as the Sun’s coronal heating problem — with new observational data obtained with the 1.6-meter Goode Solar Telescope (GST) at Big Bear Solar Observatory (BBSO), operated by NJIT’s Center for Solar Terrestrial Research (CSTR).
In a study published recently in the journal Nature Astronomy, researchers have unveiled the discovery of intense wave energy from a relatively cool, dark and strongly magnetized plasma region on the Sun, capable of traversing the solar atmosphere and maintaining temperatures of a million degrees Kelvin inside the corona.
Extreme ultra-violet emission by solar coronal plasma at millions of degrees. Credit: Atmospheric Imaging Assembly (AIA) on board NASA’s Solar Dynamics Observatory (SDO) spacecraft
Researchers say the finding is the latest key to unraveling a host of related mysteries pertaining to Earth’s nearest star.
“The coronal heating problem is one of the biggest mysteries in solar physics research. It has existed for nearly a century,” said Wenda Cao, BBSO director and NJIT physics professor who is co-author of the study. “With this study, we have fresh answers to this problem, which may be key to untangling many confusing questions in energy transportation and dissipation in the solar atmosphere, as well as the nature of space weather.”
Using GST’s unique imaging capabilities, the team led by Yuan Ding was able to initially capture transverse oscillations in the darkest and coldest region on the Sun, called the sunspot umbra.
Such dark sunspot regions can form as the star’s strong magnetic field suppresses thermal conduction and hinders the energy supply from the hotter interior to the visible surface (or photosphere), where temperatures reach roughly 5,000 degrees Celsius.
Βίντεο που παρουσιάζει παρατηρήσεις υψηλής ευκρίνειας εφαπτομενικής κίνησης σε ηλιακές κηλίδες. Πίστωση: NJIT-BBSO, Yuan et al., Nature Astronomy, 2023
Για τη διερεύνηση, η ομάδα μέτρησε τη δραστηριότητα που σχετίζεται με πολλά σκοτεινά χαρακτηριστικά που εντοπίστηκαν σε μια ενεργή ηλιακή κηλίδα που καταγράφηκε στις 14 Ιουλίου 2015, από το GST του BBSO — συμπεριλαμβανομένων των εφαπτομενικών ταλαντευόμενων κινήσεων των ινών πλάσματος στη σκιά της ηλιακής κηλίδας όπου το μαγνητικό πεδίο είναι περισσότερο από 6.000 φορές ισχυρότερο από αυτό της ηλιακής κηλίδας.της γης.
«Οι ίνες εμφανίζονται ως κωνικές δομές με τυπικό ύψος 500-1.000 km και πλάτος περίπου 100 km», εξήγησε ο Vasyl Yurchyshyn, Ερευνητικός Καθηγητής Ηλιοφυσικής στο NJIT-CSTR και ανώτερος επιστήμονας του BBSO. «Είναι περίπου δύο έως τριών λεπτών και τείνουν να εμφανίζονται στην ίδια θέση στα πιο σκοτεινά μέρη της σκιάς, όπου τα μαγνητικά πεδία είναι πιο δυνατά».
«Αυτές οι σκοτεινές δυναμικές ίνες έχουν παρατηρηθεί στην περιοχή της ηλιακής σκιάς για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά για πρώτη φορά, η ομάδα μας μπόρεσε να ανιχνεύσει πλευρικές ταλαντώσεις που είναι εκδηλώσεις γρήγορων κυμάτων», δήλωσε ο Cao. «Αυτά τα συνεχή και πανταχού παρόντα εγκάρσια κύματα σε έντονα μαγνητισμένες ίνες φέρνουν ενέργεια προς τα πάνω μέσω κατακόρυφα μακρών μαγνητικών καναλιών και συμβάλλουν στη θέρμανση της ανώτερης ατμόσφαιρας του Ήλιου».
Ανατομία του ήλιου μας. Πίστωση: ESA
Μέσω αριθμητικών προσομοιώσεων αυτών των κυμάτων, η ομάδα εκτιμά ότι η ενέργεια που μεταφέρεται θα μπορούσε να είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από την απώλεια ενέργειας στο πλάσμα της ενεργού περιοχής στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Ήλιου – διαχέοντας ενέργεια έως και τέσσερις τάξεις μεγέθους ισχυρότερη από τον ρυθμό θέρμανσης χρειάζεται για να το διατηρήσει. Οι καυτές θερμοκρασίες πλάσματος αυξάνονται στο στέμμα.
«Διάφορα κύματα έχουν παρατηρηθεί παντού στον ήλιο, αλλά η ενέργειά τους είναι συνήθως πολύ χαμηλή για να θερμάνει το στέμμα», είπε ο Jurceshin. «Τα γρήγορα κύματα που ανιχνεύονται στις ηλιακές κηλίδες είναι μια μόνιμη και αποδοτική πηγή ενέργειας που μπορεί να είναι υπεύθυνη για τη θέρμανση του κορώνα πάνω από τις ηλιακές κηλίδες».
Προς το παρόν, λένε οι ερευνητές, τα νέα ευρήματα όχι μόνο φέρνουν επανάσταση στην άποψή μας για τις ηλιακές κηλίδες, αλλά παρέχουν ένα άλλο σημαντικό βήμα για την προώθηση της κατανόησης των διαδικασιών μεταφοράς ενέργειας και θέρμανσης του ηλιακού στέμματος από τους φυσικούς.
Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ερωτήματα σχετικά με το πρόβλημα της στεφανιαίας θέρμανσης.
«Ενώ αυτά τα ευρήματα είναι ένα βήμα προς τα εμπρός προς την επίλυση του μυστηρίου, η ροή ενέργειας που εκπέμπεται από τις ηλιακές κηλίδες μπορεί να είναι υπεύθυνη μόνο για τη θέρμανση αυτών των δακτυλίων που έχουν τις ρίζες τους στις ηλιακές κηλίδες», είπε ο Κάο. Εν τω μεταξύ, υπάρχουν και άλλες περιοχές χωρίς ηλιακές κηλίδες που σχετίζονται με καυτούς δακτυλίους στεφανιαίων που περιμένουν ακόμη να εξηγηθούν. Αναμένουμε ότι το GST/BBSO θα συνεχίσει να παρέχει την υψηλότερη ανάλυση παρατήρησης για να ξεκλειδώσει περισσότερα μυστήρια του αστεριού μας».
Παραπομπή: «Εγκάρσιες ταλαντώσεις και πηγή ενέργειας σε μια ισχυρά μαγνητισμένη ηλιακή κηλίδα» από τους Ding Yuan, Libo Fu, Wenda Cao, Bajij Koma, Michel Gerets και Juan C. Miao, Song Feng, Xishang Feng, Carlos Quintero Noda, Basilio Ruiz Cobo και Jiangtao Su, 25 Μαΐου 2023, φυσική αστρονομία.
DOI: 10.1038/s41550-023-01973-3
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”