Miksi Auringon korona on miljoonia asteita kuumempi kuin pinta – selitystä etsitään jopa avaruuspölystä

Kumpikaan teoria ei ole saavuttanut yksimielistä hyväksyntää, ja mekanismi on edelleen epävarma . Parker Solar Probe -luotaimen tuoreet havainnot viittaavat siihen, että pinnanalaisen turbulenssin synnyttämät magneettiaallot kykenevät siirtämään energiaa ioneille . Toiset tutkimukset painottavat nanoflareja: röntgenhavainnoissa on mitattu 10 miljoonan asteen plasmaa, mikä selittyy vain äkillisillä energiapurkauksilla .

Kosmisen pölyn mahdollinen rooli

Pölyhiukkasten tiheys kasvaa kohti Aurinkoa ja saavuttaa huippunsa F-koronassa, jossa pölyn sirontavalo peittää alleen elektronien K-koronan valon noin 3 auringonsäteen etäisyydeltä lähtien . Auringon lähellä pölyhiukkaset saavat sähkövarauksen voimakkaasta ultraviolettisäteilystä ja plasmasäteistä .

Pölyn mahdollinen vaikutus koronan lämmitykseen on epäsuora, mutta sitä kannattaa tarkastella:

• Aineen lisäys: Kun pölyhiukkaset tuhoutuvat törmäyksissä tai sublimoituvat Auringon lähellä, ne lisäävät atomeja ja ioneja paikalliseen ympäristöön ja syöttävät raskaita ioneja aurinkotuuleen ja koronaan .
• Varautuneet nanopölyhiukkaset: Hyvin pienillä hiukkasilla (1–10 nm) on korkea varaus-massasuhde, joten sähkömagneettiset voimat vaikuttavat niihin voimakkaasti. Yksi esitetty mekanismi kuumien hiukkasten viipymisajan pidentämiseksi tähden lähellä on varautuneiden nanopölyhiukkasten magneettinen loukkuuntuminen .

On kuitenkin tärkeää korostaa, että pölyn aiheuttama lämmitys ei ole pääasiallinen selitys koronan lämmitysongelmassa. Lähteet painottavat johdonmukaisesti magneettiaaltoja, magneettista uudelleenkytkentää ja nanoflareja .

Kaksi kilpailevaa vaikutusta: pölyn massa vs. varaus

Teoreettinen kilpailu pölyn massan ja varauksen välillä koskee sitä, miten pölyhiukkasen saama energia lopulta vapautuu – vapautuuko se paikallisesti vai siirtyykö se muualle ennen haihtumistaan. Tämä on uskottava pöly-plasma-konsepti, joka sopii yhteen sen kanssa, miten varautuneet nanopölyhiukkaset käyttäytyvät tähtien ympäristöissä .

1. Hiukkasen massa ja hitaus – paikallinen energian vapautuminen

Suuremmat, massiivisemmat pölyhiukkaset eivät ohjaudu helposti sähkömagneettisten voimien mukana. Massiivinen hiukkanen, joka on heikosti kytkeytynyt magneettikenttiin, noudattaa enemmän ballistista rataa. Kun tällainen hiukkanen törmää, hajoaa tai tuhoutuu, sen liike-energia vapautuu paikallisesti lämmöksi, ionisaatioksi tai eksitaatioksi ympäröivään aineeseen. Tämä suosii paikallista lämmitystä siellä, missä hiukkanen alun perin sai energiansa.

2. Hiukkasen varaus ja varaus-massasuhde – energian siirtyminen

Hyvin pienillä hiukkasilla – nanopölyhiukkasilla – voi olla korkea varaus-massasuhde, mikä tekee niiden liikkeestä alttiimman sähkömagneettisille voimille . Varautuneet nanopölyhiukkaset tähtien lähellä saattavat jäädä magneettikenttien loukkuun tai ohjautua niitä pitkin, mikä pidentää niiden viipymisaikaa . Tässä tapauksessa hiukkaseen sitoutunut energia saattaa siirtyä magneettisten rakenteiden mukana ennen vapautumistaan, eikä se vapaudukaan välittömästi siellä, missä hiukkanen sai energiansa. Tämä suosii epäpaikallista energian vapautumista.

Keskeinen kysymys on: Hallitseeko hiukkasen hitaus, mikä johtaa paikalliseen kitka- tai törmäyslämmitykseen, vai hallitseeko sähkömagneettinen kytkentä, jolloin energia siirtyy magneettikenttälinjoja pitkin pois? Vastaus riippuu hiukkasen koosta, pintavarauksesta, paikallisesta plasmatilasta ja magneettikentän voimakkuudesta.

Tärkeä varoitus

Tämä massan ja varauksen välinen kilpailu on uskottava konsepti pölyisessä plasmassa ja sopii yhteen sen kanssa, että varautuneet nanopölyhiukkaset voivat merkittävästi reagoida tähtien magneettikenttiin . Mutta se ei ole vakiintunut osa valtavirran koronanlämmityskeskustelua. Tarjotut lähteet esittävät pääasiallisina selityksinä aaltojen vaimenemisen, turbulenssin, magneettisen uudelleenkytkennän sekä mikro- ja nanoflaret . Pölyllä saattaa olla tukeva tai paikallinen rooli, mutta nykyinen näyttö ei tue pölyhiukkasten massa-varaus-kilpailua koronan miljoonien asteiden lämpötilan ensisijaisena selityksenä.

Koronan lämmitysongelma on edelleen ratkaisematta, ja on todennäköistä, että useat mekanismit toimivat yhdessä. Kuten yksi katsaus toteaa: 'luultavasti ei ole olemassa yhtä ainoaa fysiikan osa-aluetta, joka ratkaisisi koronan lämmitysongelman kerta kaikkiaan' .