Skarpeste solbilleder afslører skjulte plasmahvirvler: Kan måske løse 150 år gammel solgåde

Opdagelsen: Kelvin-Helmholtz-instabiliteter overalt

Billederne viste udbredte magnetiserede Kelvin-Helmholtz-instabiliteter (KHI) – et klassisk fysisk fænomen, hvor tilstødende lag af plasma, der bevæger sig med forskellig hastighed, skaber rullende, turbulente hvirvelmønstre . I modsætning til tidligere, spinkle antydninger af KHI i isolerede områder af Solens atmosfære, optrådte disse hvirvler over hele synsfeltet, tæt pakket på fotosfæren ved grænserne af magnetiske fluxkoncentrationer . Hvirvlerne målte cirka 19 til 170 kilometer i diameter .

Dette er det første direkte observationsbevis for Kelvin-Helmholtz-instabilitet på Solens fotosfære og bekræfter dermed en længe forudsagt teori . Forskerne sammenlignede billederne med højopløselige magnetohydrodynamiske (MHD) simuleringer, som gengav den samme adfærd og afstand mellem hvirvlerne. Det bekræftede, at mønstrene var ægte KHI og ikke billedartefakter .

Hvordan dette kan løse gåden om coronaens høje temperatur

Solens overflade er omkring 5.500°C, men dens ydre atmosfære – coronaen – når op på flere millioner grader Celsius. I årtier har denne "corona-opvarmningsgåde" været et af de største ubesvarede spørgsmål i solfysikken . Opdagelsen præsenterer en ny og overbevisende mekanisme:

• Kelvin-Helmholtz-hvirvlerne fungerer som et energitransportsystem: De vrider og strækker magnetfeltlinjer i fotosfæren og omdanner kinetisk energi til magnetisk energi, som kan forplante sig opad mod coronaen .
• MHD-simuleringer matchede observationerne og viste, at disse udbredte instabiliteter effektivt pumper energi fra overfladen op i den overliggende atmosfære og dermed leverer den konstante opvarmning, der er nødvendig for at holde coronaen på milliongraders temperaturer .
• Som en forsker fra NSF udtrykte det, fandt holdet, at fotosfæren "vrimler med disse små hvirvler," som tilsammen repræsenterer en skjult proces, der driver solaktiviteten og opvarmer coronaen .

Sammenfattende identificerer opdagelsen en tidligere usynlig, kontinuerlig mekanisme – småskala KHI-hvirvler, der dækker hele Solens overflade – som kan levere den manglende energi, der kræves for at opvarme coronaen, og dermed potentielt løse en gåde, der har forvirret forskere i generationer .