Skarpaste bilderna av solen avslöjar tusentals små plasmavirvlar – kan lösa 150-årigt mysterium

Upptäckten: Allestädes närvarande Kelvin-Helmholtz-instabiliteter

Bilderna visade allestädes närvarande magnetiserade Kelvin-Helmholtz-instabiliteter (KHI) – ett klassiskt fluidynamiskt fenomen där angränsande plasmaskikt som rör sig med olika hastigheter skapar rullande, turbulenta virvelmönster . Till skillnad från tidigare, tentativa antydningar om KHI i isolerade områden av solens atmosfär, uppträdde dessa virvlar över hela bildfältet, tätt packade över fotosfären vid gränserna av magnetiska flödeskoncentrationer . Virvlarna mätte ungefär 19 till 170 kilometer i diameter .

Detta är det första direkt observerade beviset för Kelvin-Helmholtz-instabilitet på solens fotosfär, vilket bekräftar en långvarig teoretisk förutsägelse . Forskarna jämförde bilderna med högupplösta magnetohydrodynamiska (MHD) simuleringar, som återgav samma frans-till-virvel-beteende och avstånd, vilket bekräftade att mönstren var äkta KHI och inte bildartefakter .

Hur detta hjälper till att lösa gåtan om koronans upphettning

Solens yta är cirka 5 500 °C, men dess yttre atmosfär – koronan – når miljontals grader Celsius. I årtionden har detta "korona-upphettningsproblem" varit en av de största olösta frågorna inom solfysiken . Upptäckten ger en övertygande ny mekanism:

• Kelvin-Helmholtz-virvlarna fungerar som ett energitransportsystem: de vrider och sträcker magnetfältslinjer i fotosfären och omvandlar kinetisk energi till magnetisk energi som kan fortplantas uppåt i koronan .
• MHD-simuleringar matchade observationerna och visade att dessa allestädes närvarande instabiliteter effektivt pumpar energi från ytan till den ovanliggande atmosfären, vilket ger den ihållande uppvärmning som krävs för att hålla koronan vid miljongradiga temperaturer .
• Som en NSF-forskare uttryckte det, fann teamet att fotosfären är "full av dessa små virvlar," vilka tillsammans representerar en dold process som driver solaktivitet och värmer upp koronan .

Sammanfattningsvis identifierar upptäckten en tidigare osynlig, kontinuerlig mekanism – småskaliga KHI-virvlar som täcker hela solytan – som kan stå för den energi som saknas för att värma upp koronan, vilket potentiellt löser ett mysterium som har förbryllat forskare i generationer .