Güneşin en soğuk güneş lekesi milyon derecelik koronayı nasıl yönlendiriyor?

gelen verilerle[{” 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.

Güneş lekelerinde teğetsel hareketin yüksek çözünürlüklü gözlemlerini sunan video. Kredi: NJIT-BBSO, Yuan ve diğerleri, Nature Astronomy, 2023

Araştırmak için ekip, BBSO’nun GST’si tarafından 14 Temmuz 2015’te kaydedilen aktif bir güneş lekesinde tespit edilen birkaç karanlık özellikle ilgili aktiviteyi ölçtü – manyetik alanın 6.000 kattan fazla olduğu güneş lekesinin gölgesindeki plazma liflerinin teğet salınım hareketleri dahil. Dünya’dakilerden daha.

NJIT-CSTR Heliofizik Araştırma Profesörü ve BBSO Kıdemli Bilim İnsanı Vasyl Yurchyshyn, “Lifler, tipik olarak 500-1.000 km yüksekliğe ve yaklaşık 100 km genişliğe sahip konik yapılar olarak görünüyor.” “İki ila üç dakikalık bir yaştalar ve manyetik alanların en güçlü olduğu, gölgenin en karanlık kısımlarında aynı yerde yeniden ortaya çıkma eğilimindeler.”

Cao, “Bu karanlık dinamik lifler, güneş gölgesi bölgesinde uzun süredir gözlemleniyor, ancak ilk kez ekibimiz hızlı dalgaların tezahürü olan yanal salınımları tespit edebildi” dedi. “Güçlü bir şekilde mıknatıslanmış liflerdeki bu sürekli ve her yerde bulunan enine dalgalar, enerjiyi dikey olarak uzun manyetik kanallardan yukarı doğru getirir ve Güneş’in üst atmosferinin ısınmasına katkıda bulunur.”

Güneşimizin anatomisi. Kredi bilgileri: ESA

Ekip, bu dalgaların sayısal simülasyonları aracılığıyla, aktarılan enerjinin, Güneş’in üst atmosferindeki aktif bölgenin plazmasındaki enerji kaybından binlerce kat daha güçlü olabileceğini tahmin ediyor – enerjiyi ısıtma hızından dört kat daha güçlü dağıtıyor. sürdürmek için gerekliydi. Koronada kavurucu plazma sıcaklıkları yükselir.

Jurcheshin, “Güneşin her yerinde çeşitli dalgalar gözlemlendi, ancak enerjileri genellikle koronayı ısıtmak için çok düşük.” Dedi. “Güneş lekelerinde tespit edilen hızlı dalgalar, koronanın güneş lekeleri üzerinde ısınmasından sorumlu olabilecek kalıcı ve verimli bir enerji kaynağıdır.”

Araştırmacılar, şimdilik, yeni bulguların yalnızca güneş lekelerine ilişkin görüşümüzde devrim yaratmakla kalmayıp, aynı zamanda fizikçilerin güneş tacının enerji transferi ve ısınma süreçleri hakkındaki anlayışını ilerletmede önemli bir adım daha sağladığını söylüyor.

Ancak, koronal ısınma sorunuyla ilgili soru işaretleri hâlâ devam ediyor.

Kao, “Bu bulgular gizemi çözmeye yönelik bir adım olsa da, güneş lekelerinden çıkan enerji akışı yalnızca güneş lekelerinde kök salmış bu döngüleri ısıtmaktan sorumlu olabilir.” Dedi. Bu arada, hala açıklanmayı bekleyen sıcak koronal halkalarla ilişkili güneş lekesiz başka bölgeler de var. GST/BBSO’nun yıldızımızın daha fazla gizemini ortaya çıkarmak için en yüksek çözünürlüklü gözlemsel kanıtı sağlamaya devam etmesini bekliyoruz.”

Referans: Ding Yuan, Libo Fu, Wenda Cao, Bajij Koma, Michel Gerets ve Juan C. Miao, Song Feng, Xishang Feng, Carlos Quintero Noda, Basilio Ruiz Cobo ve Jiangtao Su, 25 Mayıs 2023, doğal astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-01973-3