Kosmiske støvkorn og solkoronaens milliongraders gåte

Ingen enkelt forklaring er universelt akseptert, og mekanismen er fortsatt usikker . Observasjoner fra Parker Solar Probe har gitt bevis for at magnetiske bølger kan overføre energi til ioner, og dermed støtte bølgemodellene . Andre studier peker på nanoflares som nøkkelen, med røntgenobservasjoner som viser plasma ved 10 millioner K .

Hvor passer kosmiske støvkorn inn?

Støvtettheten øker solover og når et maksimum i F-koronaen, hvor støvspredt hvitt lys dominerer over elektron-K-koronaen fra omtrent 3 solradier . Nær solen blir støvpartikler elektrisk ladet av intens ultrafiolett stråling og plasmastrømmer .

Deres potensielle rolle i koronaoppvarming er indirekte, men verdt å undersøke:

• Materialinjeksjon: Når støvkorn ødelegges av kollisjoner eller sublimasjon nær solen, tilfører de atomer og ioner til det lokale miljøet, og mater tunge ioner inn i solvinden og koronaen .
• Dynamikk hos ladde nanopartikler: Svært små korn (1–10 nm) kan ha et høyt ladning-til-masse-forhold, noe som gjør bevegelsen sterkt påvirket av elektromagnetiske krefter. En foreslått mekanisme for å forlenge oppholdstiden til varme korn nær stjernen er magnetisk fangst av ladde nanopartikler .

Det må understrekes at støvdrevet oppvarming ikke er en hovedkandidat i den etablerte koronaoppvarmingslitteraturen. Tilgjengelige kilder fremhever konsekvent bølgebasert oppvarming, omkobling og nanoflares som hovedforklaringene .

De to konkurrerende effektene: Støvmasse vs. støvladning

Den teoretiske konkurransen mellom støvmasse og støvladning handler om hvordan energien som et støvkorn opptar, til slutt fordeles – om den avgis lokalt eller transporteres bort før den forsvinner. Dette er et plausibelt støv-plasma-konsept, i tråd med hvordan ladde nanopartikler oppfører seg i stjernemiljøer .

1. Kornmasse og treghet – Lokal energifrigjøring

Større, mer massive støvkorn er mindre påvirket av elektromagnetiske krefter. Et massivt korn som er svakt koblet til magnetfelt, følger en mer ballistisk bane. Når et slikt korn kolliderer, fragmenterer eller ødelegges, avgis dets kinetiske energi lokalt som varme, ionisering eller eksitasjon i det omkringliggende materialet. Dette favoriserer lokal oppvarming.

2. Kornladning og ladning-til-masse-forhold – Energitransport

Svært små korn – nanopartikler – kan ha et høyt ladning-til-masse-forhold, noe som gjør bevegelsen sterkt påvirket av elektromagnetiske krefter . Ladde nanopartikler i nærstjernemiljøer kan fanges opp eller ledes av stjernens magnetfelt, noe som forlenger oppholdstiden . I så fall kan energien knyttet til kornet transporteres langs magnetiske strukturer før den forsvinner. Dette favoriserer ikke-lokal energideponering.

Spørsmålet er: Dominerer kornets treghet, noe som fører til lokal friksjons- eller kollisjonsoppvarming, eller dominerer dets elektromagnetiske kobling, slik at energi kan fraktes bort langs magnetfeltlinjer? Svaret avhenger av kornstørrelse, overflateladning, lokale plasmaforhold og magnetfeltstyrke.

Et viktig forbehold

Denne konkurransen mellom masse og ladning er et plausibelt konsept innen støvplasmafysikk og er i tråd med ideen om at ladde nanopartikler kan påvirkes betydelig av stjernemagnetfelt . Men det er ikke en standard del av den etablerte koronaoppvarmingsdebatten. Tilgjengelige kilder fortsetter å plassere hovedforklaringene innenfor bølgedemping, turbulens, magnetisk omkobling, mikroflares og nanoflares . Støv kan spille en støttende eller lokal rolle, men dagens bevis støtter ikke støvkorns masse-mot-ladning-konkurranse som hovedforklaringen.

Koronaoppvarmingsproblemet er fortsatt uløst, og det er sannsynlig at flere mekanismer virker sammen. Som én forskningsartikkel påpeker: 'Det er trolig ikke én enkelt fysisk prosess som vil løse koronaoppvarmingsproblemet en gang for alle' .