תמונות חסרות תקדים של השמש חושפות מערבולות פלזמה זעירות שמסבירות מדוע העטרה לוהטת הרבה יותר מפני השטח

התגלית: אי-יציבות קלווין-הלמהולץ בכל מקום

התמונות תיעדו תופעות אי-יציבות קלווין-הלמהולץ (KHI) ממוגנטות ונפוצות – תופעה קלאסית בדינמיקת נוזלים, שבה שכבות פלזמה סמוכות שנעות במהירויות שונות יוצרות דפוסי מערבולות גליים וסוערים . בניגוד לרמזים מוקדמים יותר שהצביעו על KHI בכתמים מבודדים באטמוספירה של השמש, המערבולות האלה הופיעו בכל שדה הראייה, בצפיפות גבוהה, בגבולות ריכוזי השטף המגנטי . רוחב המערבולות נע בין 19 ל-170 קילומטרים .

זוהי ההוכחה התצפיתית הישירה הראשונה של אי-יציבות קלווין-הלמהולץ על הפוטוספירה של השמש, המאשרת תחזית תאורטית בת עשרות שנים . החוקרים השוו את התמונות לסימולציות מגנטו-הידרודינמיות (MHD) ברזולוציה גבוהה, ששחזרו בדיוק את ההתנהגות של המעבר מפסים למערבולות ואת המרווחים ביניהן, מה שאישר שהדפוסים הם אכן KHI אמיתיים ולא חפצי אמנות בתמונה .

איך זה עוזר לפתור את תעלומת חימום העטרה

פני השטח של השמש חמים בכ-5,500 מעלות צלזיוס, אבל האטמוספירה החיצונית שלה – העטרה – מגיעה למיליוני מעלות צלזיוס. במשך עשורים, "בעיית חימום העטרה" הזו נחשבה לאחת השאלות הגדולות הפתוחות בפיזיקת השמש . התגלית מספקת מנגנון חדש ומשכנע:

• מערבולות קלווין-הלמהולץ פועלות כמערכת הובלת אנרגיה: הן מסובבות ומותחות קווי שדה מגנטי בפוטוספירה, וממירות אנרגיה קינטית לאנרגיה מגנטית שיכולה לנוע כלפי מעלה אל העטרה .
• סימולציות MHD התאימו לתצפיות והראו שהתופעות הנפוצות האלה שואבות ביעילות אנרגיה מפני השטח אל האטמוספירה שמעל, ומספקות את החימום הרציף הדרוש כדי לשמור על העטרה בטמפרטורות של מיליון מעלות .
• כפי שאמר חוקר מ-NSF, הצוות גילה שהפוטוספירה "שופעת במערבולות זעירות אלו", שיחד מייצגות תהליך נסתר שמניע את פעילות השמש ומחמם את העטרה .

לסיכום, התגלית מזהה מנגנון רציף שטרם נראה – מערבולות KHI בקנה מידה קטן המכסות את כל פני השמש – שיכול להסביר את האנרגיה החסרה הדרושה לחימום העטרה, ובכך אולי לפתור תעלומה ששיוותה דורות של מדענים .