Astronomové možná objevili nanovlákna na slunci – první předpověď byla před 48 lety a byla vyřešena velká záhada

Vědci možná objevili, že dlouho očekávaná myšlenka „Nanophalas“ dokáže zahřát korónu na neuvěřitelné teploty.

Nová studie byla zveřejněna v Přírodní astronomie Toto je poprvé, co vědci zachytili celý životní cyklus domnělého nanovlákna – od jasného původu po náhlou smrt.

Mini světlice velký problém

Nano erupce jsou malé erupce na slunci, jedna miliardtina běžných slunečních erupcí. Eugene Parker, slavný muž společnosti Parker Solar Probe, jim poprvé předpověděl v roce 1972 řešení velkého problému: problému ohřevu koróny.

Toto je tajemství sluneční atmosféry nebo korony tak horké. Ačkoli je daleko od solárního jádra, je o miliony stupňů vyšší než vrstva pod ním.

Téměř o 50 let později zůstává problém ohřevu koróny nevyřešený. Je obtížné potvrdit některou z několika různých teorií, částečně proto, že nikdo ve skutečnosti neviděl nanotorch.

Tání faktů o slunci

Problém ohřevu koróny je jedním z několika záhadných faktů o slunci. Obrazový kredit: NASA / Miles Hatfield / Mary Pat Hrybyk-Keith /

„Je těžké je pozorovat,“ uvedl Shah Bahauddin, výzkumný pracovník z Laboratoře atmosféry a vesmíru fyziky atmosféry a vesmíru University of Colorado, hlavní autor studie.

Naše nejlepší dalekohledy jsou malé a krátké a teprve nedávno se staly dostatečně výkonnými, aby si s nimi poradily. Navíc nestačí vidět nepatrný záblesk světla – trvá to dlouho, než je to považováno za skutečné zaměřené místo. Bahauddin řekl: „Teoreticky víme, co bychom měli hledat – jaký druh otisků prstů nanoflares zanechá.“

Nano pochodeň pod jakýmkoli jiným jménem

Chcete-li říci, že jste pozorovali koronem ohřívané nanoflare, musíte zaškrtnout alespoň dvě hlavní pole.

Za prvé, stejně jako konvenční světlice, jsou nanovlákna zapáleny magnetickým opětovným připojením. Pokud je erupce, kterou vidíte, zahřátá jiným procesem, nejde o nanotoč.

Když jsou linie magnetického pole výbušně vyrovnány, spustí magnetické opětovné připojení.Na rozdíl od jiných mechanismů, které věci postupně zahřívají, to může trvat relativně chladně plazma A okamžitě to přehřejte.

„Je to jako dát dohromady dvě kostky ledu a teplota najednou stoupne na 1000 stupňů “, Řekl Bahauddin.

Jedním ze způsobů ohřevu magnetickými spoji je pozorování intenzivního tepla v chladnějším prostředí.

Zadruhé, nano pochodeň musí ohřívat korónu, která se může nacházet tisíce kilometrů od místa, kde praskne. To není žádná maličkost – mnoho dalších slunečních erupcí pouze ohřívá okolní prostředí.

„Musíte zkontrolovat, zda může být energie nano hořáku rozptýlena v koróně,“ řekl Bahauddin. „Pokud se energie přenese na jiná místa, problém koronového ohřevu to nevyřeší.“

Klíčovým problémem se stává neintuitivní objev

Když Bahauddin zahájil tento výzkum jako doktorand, nikdy neuvažoval o nanovláknech. Při hledání předmětu se rozhodl prostudovat několik drobných jasných prstenců – asi 60 mil, které byly na sluneční stupnici malé – a všiml si blikání ve vrstvě pod přehřívací koronou.

Řekl: „Myslím, že to může být cirkulace, díky níž je okolní atmosféra teplejší.“ „Nikdy jsem si nemyslel, že to vygeneruje tolik energie, že by to vlastně vytlačilo horkou plazmu na korónu a upravilo ji. topení.”

Spodní cyklus plazmového slunce

Detail jednoho z vrcholů smyčky studovaných v tomto článku. Každý vložený rámeček je zvětšen na vybranou oblast na levé straně rámečku. Krabice zcela vpravo je nejvíce zvětšená krabička, která ukazuje předpokládaný nano-bod. Uznání: NASA / SDO / IRIS / Shah Bahauddin

Ale jak Bahauddin přiblížil NASAJeho „Spektrometr pro zobrazovací plochu rozhraní“ (tj. Satelit IRIS) nalezl dvě překvapení.

Za prvé, tyto obvody jsou abnormálně horké o miliony stupňů vyšší než teplota okolí.

Ale i cizí, toto teplo je distribuováno neobvyklým způsobem – na rozdíl od většiny ostatních fyzikálních systémů.

I když je slunce složeno převážně z vodíku a helia, obsahuje také malé množství dalších prvků. V těchto obvodech jsou těžší prvky (například křemík, který má v jádru 14 protonů) teplejší a aktivnější než lehčí prvky (například kyslík, který má pouze 8 protonů).

Bahauddin řekl: „Pokud zatlačíte velmi lehký míč po podlaze, měl by být jeho úhel natočení dále než těžký míč.“ „V našem případě však těžší prvek vystřelí rychlostí asi 60 mil za sekundu. „A lehčí prvky jsou téměř nulové. To je naprosto neintuitivní.“

Tento podivný objev jim říká, že v těchto jasných cyklech se musí stát něco velmi konkrétního.

„Toto je důležitá stopa,” řekla Amy Weinbagová, solární fyzička z Marshallova vesmírného letového střediska NASA v Huntsville v Alabamě. „Musíte opravdu začít.” Zvažte, jaký druh ohřevu ovlivní kyslík atom Na rozdíl od atomů křemíku. “

Bahauddin provedl v příštích několika letech počítačové simulace a testoval různé topné mechanismy. Musí najít způsob, který odpovídá jejich pozorování, včetně zahřívání těžších prvků namísto těch lehčích.

A konečně, pouze jeden topný mechanismus může mít účinek. Teplo musí pocházet z magnetického spojení – stejná hnací síla produkovaná slunečními erupcemi.

Klíčové jsou důsledky. Když jsou čáry magnetického pole zkroucené a srovnané, generují krátký elektrický proud, který zrychluje nově uvolněné ionty. Bahauddin to přirovnal k panickému davu.

„Je to, jako by se všichni v místnosti pokoušeli běžet současně. Začnou se srazovat a jsou v chaosu,“ řekl Baodin.

Rozhodující je, že čím déle se iont může pohybovat v elektrickém poli, tím více energie získá. To je místo, kde těžší ionty (například křemík) mají výhodu. „Protože mají větší motivaci, mohou hospodařit v davu a ukrást veškerou dostupnou energii,“ řekl Baodin.

Jinými slovy, masivnější ionty křemíku podporují chaos a absorbují energii v elektrickém poli. Lehčí ionty kyslíku to nemohou udělat – zastaví se na oběžné dráze a po každé srážce zemřou.

Tento mechanismus může vysvětlit jejich výsledky, ale je to stále dlouhý pokus. Simulace ukazují, že k tomuto procesu dochází pouze za velmi specifických podmínek.

„K tomu potřebujete určitou teplotu a správný poměr křemíku k kyslíku,“ řekl Bahauddin. „Proto jsme zkontrolovali výsledky měření a zjistili jsme, že se čísla přesně shodují.“ Stojí za zmínku, že stav slunce odráží jeho simulaci.

Topná koróna

Zatím se tyto světlé prstence zdají být malé světlice – ale jejich teplo skutečně dosáhne korony?

Bahauddin vzhlédl k observatoři Solar Dynamics NASA, jejíž dalekohled byl vyladěn tak, aby viděl extrémně horkou plazmu nalezenou pouze v koróně. Brzy poté, co se objevil Bahauddin, umístil jej nad rozjasnění.

„Je tu jen 20sekundové zpoždění,“ řekl Bahauddin. „Viděli jsme světlo a najednou jsme viděli, že korona byla přehřátá na miliony stupňů,“ řekl Bahauddin. „SDO nám poskytlo tuto důležitou informaci: Ano, skutečně zvyšuje teplotu a přenáší energii do koróny.“

Bahauddin zaznamenal 10 případů jasných prstenů, které měly podobné účinky na koronu. Přesto stále váhal, zda je nazvat nano-pochodněmi. „Nikdo to opravdu neví, protože to ještě nikdo neviděl,“ řekl Baodin. „Dá se říci, že se jedná o poučený odhad.“

Z pohledu teorie, že nanotorch ohřívá korónu, zbývá už jen dokázat, že tyto zjasnění se často vyskytují na celém slunci, aby vysvětlily extrémní teplo korony. Tato práce stále probíhá. Pozorování těchto drobných erupcí je však přesvědčivým začátkem při ohřívání sluneční atmosféry.

„Ukázali jsme, že chladná, nízko položená struktura může ve skutečnosti poskytnout přehřátou plazmu pro koronu,“ řekl Bahauddin. „Pro mě je to ta nejkrásnější věc.“

Další informace o tomto výzkumu naleznete v části Řešení dlouhodobé hádanky o slunci: Jak akumulovaná energie ohřívá sluneční atmosféru.

Odkaz: Shah Mohammad Bahauddin, Stephen J. Bradshaw a Amy R. Winebarger, „Původ přechodného zjasnění zprostředkovaného opětovným spojením ve sluneční přechodové zóně“, 7. prosince 2020, Přírodní astronomie.
DOI: 10.1038 / s41550-020-01263-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.