NASA zonde uz Saules atrod nanoflāras un plazmas “bumbas”

Pirmie NASA jaunā kosmosa kuģa, kas pēta sauli, rezultāti, un tie atklāj sarežģītu un intriģējošu Zemes zvaigznes ainu.





NASA Interfeisa reģiona attēlveidošanas spektrogrāfs zonde (IRIS) ir novērojusi plazmas 'bumbas' uz Sauli, nanoplazmas, kas strauji paātrina daļiņas, un spēcīgas strūklas, kas, cita starpā, var izraisīt saules vēju, ziņo pieci jauni pētījumi.

Kaut arī kosmosa kuģi var iekļūt planētu atmosfērā, tie nevar lidot pa saules ārējo atmosfēru, kur temperatūra sasniedz 3,5 miljonus grādu pēc Fārenheita (2 miljonus grādu pēc Celsija). Zondēm, piemēram, IRIS, ir jāizpēta zvaigzne no droša attāluma. Atšķirībā no iepriekšējiem instrumentiem, IRIS var veikt daudz detalizētākus saules novērojumus, uztverot reģionus, kas ir tikai aptuveni 150 jūdzes (240 kilometrus) plati dažu sekunžu laika skalā. [ Skatiet attēlus no IRIS ]

'Uzlabotas telpiskās un spektrālās izšķirtspējas kombinācija, kas ir trīs līdz četras reizes labāka nekā iepriekšējie instrumenti, ļauj daudz tuvāk aplūkot [saules atmosfēru],' saka Hardi Pīters no Maksa Planka Saules sistēmas izpētes institūta Vācijā. pa e -pastu pastāstīja guesswhozoo.com. Pēteris bija vadošais autors pētījumā par karstām plazmas “bumbām” uz saules.



Pabeigtā IRIS observatorija ar saules blokiem tika iznīcināta pirms palaišanas.

Pabeigtā IRIS observatorija ar saules blokiem tika iznīcināta pirms palaišanas.(Attēla kredīts: NASA)

Nanoflare paātrinājums



Saules virsma jeb fotosfēra ir cilvēka acīm redzamais reģions. Virs fotosfēras atrodas karstākā hromosfēra un pārejas reģioni, kas izstaro ultravioleto gaismu, ko var novērot tikai no kosmosa. Tas ir tāpēc, ka Zemes atmosfēra absorbē lielāko daļu šī starojuma, pirms tā sasniedz sauszemes instrumentus. Ārējā daļa saules atmosfēra sauc par kronu.

Lai gan liela daļa saules enerģijas tiek ģenerēta tās kodolā, saplūstot ūdeņradim, temperatūra paaugstinās ārējos slāņos, kas pārvietojas tālāk no siltuma avota. Tas nozīmē, ka kaut kas iedarbina šo ārējo reģionu, un zinātnieki domā, ka magnētiskie lauki, ko rada kūsājošā saules plazma, sniedz vismaz daļu atbildes.

Jaunajos aktīvajos reģionos magnētiskie lauki caur virsmu paceļas atmosfēras augšdaļā, piemēram, aukla, kas velk uz augšu. Kad lauka līniju pārnestā enerģija kļūst pārāk liela, tās saplīst, atvienojoties viena no otras un atkal savienojoties ar citām salauztām lauka līnijām procesā, kas pazīstams kā magnētiskā savienošana.



Paola Testa no Hārvardas-Smitsona astrofizikas centra vadīja komandu, kas izmantoja IRIS, lai izpētītu šo cilpu pēdas, kur viņš atklāja, ka intensitāte mainījās 20 līdz 60 sekunžu laikā. Izpētot iespējamos cēloņus, Testa noteica, ka variācijas atbilst elektronu simulācijām, kas ģenerētas no koronālajām nanoplāņām.

'Nanoflāri ir īsi apkures notikumi, kas atbrīvo aptuveni miljardu reižu mazāku enerģijas daudzumu nekā lieli uzliesmojumi,' sacīja Testa.

Saules aktīvā reģiona ultravioletais attēls, kas parāda plazmu 140 000 grādu temperatūrā. Šo attēlu iemūžināja NASA

Saules aktīvā reģiona ultravioletais attēls, kas parāda plazmu 140 000 grādu temperatūrā. Šo attēlu NASA IRIS kosmosa kuģis iemūžināja 2013. gada 6. decembrī.(Attēla kredīts: IRIS: LMSAL, NASA. Pieklājīgi Bart De Pontieu, Lockheed Martin Solar & Astrophysics Laboratory)

Lai gan tie ir mazāki nekā viņu lielākie brālēni, nanoplazmas notiek biežāk, iespējams, magnētiskās atkārtotas savienošanas dēļ. Magnētiskās atjaunošanas laikā izdalītā enerģija paātrina dažas daļiņas līdz augstām enerģijām, kur tās tiek izstarotas kā radioviļņi un lielākās enerģijas rentgenstari. Zinātnieki ir novērojuši šos signālus vidējos un lielos uzliesmojumos, bet attiecībā uz nanoplazmām strauji kustīgie elektroni ir pārāk vāji, lai tos varētu atklāt tieši, izmantojot strāvas instrumentus.

'Tāpēc mūsu novērojumi ultravioletajā starojumā ir īpaši interesanti,' sacīja Testa. 'Tie nodrošina alternatīvu veidu, kā izpētīt šīs paātrinātās daļiņas, lai gan tās tieši neievēro.'

Karstas bumbas vēsos reģionos

Vēsākā saules fotosfērā, kur temperatūra sasniedz aptuveni 10 000 grādu F (5500 grādus C), magnētiskie lauki pārvērš milzīgu enerģijas daudzumu no laukā uzkrāto magnētiskās enerģijas siltumenerģijā, sildot plazmu. Pēc Pētera teiktā, ar atbrīvoto enerģijas daudzumu pietiktu, lai Vācijai nodrošinātu elektroenerģiju 8000 gadus. Izmaiņas rada gāzes kabatu, kas uzkarsēta līdz 180 000 grādiem F (100 000 grādu C) vēsākas virsmas apgabala vidū.

Šīs kabatas jeb “bumbas” izdala plazmu. Augšup virzošais materiāls, iespējams, izkliedējas karstajā koronā, sacīja Pīters, bet lejup vērstā plazma tiek ātri atdzesēta, lai sasniegtu tādu pašu materiālu kā pārējā fotosfēra, atkal sajaucoties ar apkārtējo materiālu.

Iepriekš zinātnieki nekonstatēja norādes, ka fotosfērā notiekošie enerģijas izdalīšanas notikumi izraisītu augstas temperatūras kāpumus fotosfēras kabatās. Tika uzskatīts, ka blīvās gāzes sildīšanai nepieciešamā enerģijas jauda ir pārāk augsta, lai to varētu iegūt. [ Kā darbojas IRIS satelīts (infografika) ]

'Ar šiem jaunajiem rezultātiem, kas parāda karstas kabatas vēsā gāzē, mums ir vai nu jāpārskata enerģijas daudzums, ko var piegādāt dziļi fotosfērā, vai arī mums ir jāizdomā gudrs, bet nezināms mehānisms vēsuma sildīšanai, blīvu gāzi ātri līdz šīm augstajām temperatūrām, ”sacīja Pēteris.

Vai vērpjot

Papildus atvienošanai un atkārtotai savienošanai magnētiskie lauki uz saules arī savijas. Kad vērpjamās lauka līnijas attālinās no virsmas ar ātrumu no 30 līdz 100 km (19 līdz 62 jūdzes) sekundē, tuvumā esošie pārejas apgabali kļūst gaišāki līdz temperatūrai līdz 144 000 grādiem F (80 000 C), tālu virs hromosfēras vidējās temperatūras 7800 grādi F (4000 grādi C).

IRIS detalizētais Saules pētījums atklāja, ka līkloči ir daudz izplatītāki, nekā ieteica iepriekšējie pētījumi. Šie pagriezieni notiek katrā magnētiskajā reģionā, gan klusā, gan aktīvā. Pagriezienu novērojumi tika veikti ar IRIS maksimālo izšķirtspēju, bet citas neatrisinātas maza mēroga kustības novērojumos, šķiet, liecināja par vēl mazākiem līkločiem lauka līnijās.

Lai gan pašreizējie dati neļauj zinātniekiem noteikt pagriezienu cēloni, IRIS zinātniskais vadītājs un pirmais autors Barts De Pontjē no Lockheed Martin Solar un Astrophysics Laboratory teica, ka vīšana, visticamāk, ir tā saukto Alfvena viļņu paraksts. . Šie 'magnētiskie viļņi [nav] atšķirībā no viļņiem, kas rodas pēc ģitāras stīgas noplūkšanas,' viņš teica. Arī šo viļņu avots nav zināms.

Šis NASA uzņemtais attēls

Vēl viens potenciāls avots varētu būt spēcīgas konvekcijas vai “viršanas” kustības pie saules virsmas.

'Saules konvekcijas skaitliskās simulācijas liecina, ka var ģenerēt vērpes [savērpes] kustības, piemēram, iztukšojot vannu, un ūdens izplūdes laikā redzat virpuļojošas kustības,' sacīja De Pontjē.

Zinātniekiem ir vairākas hipotēzes par to, kā tiek uzsildīta Saules atmosfēra, un De Pontjē sacīja, ka jaunie novērojumi ierobežo šīs teorijas.

'Jo īpaši tie sniedz atbalstu modeļiem, kuros Alfvena viļņi veic lielu slodzi Saules atmosfērā,' viņš teica.

Debašu noregulēšana

Savā pirmajā publicētajā saules attēlā IRIS uztvēra skatu uz Saules atmosfēru.

Savā pirmajā publicētajā saules attēlā IRIS uztvēra skatu uz Saules atmosfēru.(Attēla kredīts: NASA)

Saule kā tuvākā un spožākā zvaigzne ir pētīta visā vēsturē. Pamatojoties uz netiešiem pierādījumiem no Skylab un citām misijām pagājušā gadsimta septiņdesmitajos un astoņdesmitajos gados, astronoms Uri Feldmans no Jūras pētniecības laboratorijas ierosināja pastāvēt “neatrisinātas smalkas struktūras” (UFS), kas ir svarīga saules atmosfēras sastāvdaļa pārejas reģionā starp hromosfēru. un korona. Izmantojot IRIS instrumentus, komanda, kuru vadīja Viggo Hansteen no Oslo Universitātes Norvēģijā, noteica, ka virkne zemu magnētiskās cilpas veido šos NLP, atrisinot desmitiem gadu ilgas debates par to esamību.

Magnētiskā lauka cilpas iedegas īsu laiku, iespējams, minūti, kad cilpu plazma tiek uzkarsēta vai nu magnētiskās atkārtotas savienošanas, vai Alfvena viļņu izkliedes dēļ. Magnētiskās atkārtotas savienošanas laikā plazma tiek paātrināta līdz 2–3 reizes lielāka par skaņas ātrumu. Dažreiz cilpas veidojas atsevišķi; citreiz tie ir koncentrēti cilpu ligzdā.

Debates par cilpu esamību daļēji izraisīja jautājumi par plazmu; zinātnieki apšaubīja, vai visa plazma pārejas reģionā ir vai nav termiski savienota ar Kronis . Zemo cilpu klātbūtne pārejas reģionā apstiprina, ka plazma, kas sasniedz 100 000 grādu C temperatūru, tiek uzkarsēta no cilpām, nevis no vainaga.

Lai gan pašas cilpas nesilda koronu, Hansteen teica, ka tās, iespējams, tiek apsildītas ar to pašu mehānismu, lai gan ar atšķirīgu reakciju to augstākā blīvuma dēļ.

'Iespējams, ka šīs atšķirības ļaus mums skaidrāk koncentrēties uz nezināmo apkures notikumu raksturu,' sacīja Hansteen. [ NASA IRIS, jaunākā misija uz sauli (video )]

Saules vēja barošana

The saules vējš izvada daļiņas un plazmu no saules caur Saules sistēmu. Kad daļiņas saduras ar Zemes magnētisko lauku, tās rada skaistas auroras un var traucēt satelītiem un sakaru sistēmām. Bet saules vēja avots paliek noslēpums.

Ātri mainīgais saules vējš pārvietojas simtiem kilometru sekundē, pārvadājot zema blīvuma materiālus. Iepriekšējiem instrumentiem trūka iespēju izpētīt maza mēroga reģionus, kas, domājams, ir atbildīgi par vēju, ar nepieciešamo precizitāti, lai to saprastu.

Zinātniekiem ir aizdomas, ka saules vējš rodas no saules spožajām tīkla struktūrām, parādoties kā gaišas joslas, kas aptver tumšās šūnas. Šīs joslas plūst uz āru no saules, ko virza magnētiskā struktūra, un galu galā saplūst vienā saules vēja straumē, kas nepārtraukti plūst no saules.

Hui Tiana vadītā komanda no Hārvardas-Smitsona astrofizikas centra identificēja ātrgaitas, periodiskas strūklas, kas, pēc zinātnieku domām, ir Saules vēja avota reģions, padarot šīs strūklas par iespējamiem kandidātiem Saules vēja sākumposmā. Tā vietā, lai radītu vienmērīgu aizplūšanu, strūklas ir sporādiskas, paātrinot daļiņas līdz ātrumam līdz 155 jūdzēm sekundē (250 km/s).

'Ja šīs strūklas patiešām ir topošais saules vējš, tad saules vēja modeļi ir jāatjaunina, lai radītu šīs intermitējošās, ātrgaitas un neliela apjoma aizplūšanu saskarnes reģionā,' sacīja Tians.

'Ja atbilde ir nē, vismaz šo strūklu ietekme uz joprojām nenovērojamo saules vēja aizplūšanu ir rūpīgi jāizvērtē, jo šīs strūklas ir visredzamākā dinamiskā iezīme uzskatāmajā saules vēja avota reģionā,' viņš teica. .

Visi pieci raksti kopā ar Londonas Universitātes koledžas Luīzes Hāras perspektīvo rakstu šodien (16. oktobrī) tika publicēti žurnālā tiešsaistē. Zinātne .

Seko mums @Spacedotcom , Facebook un Google+ . Oriģināls raksts par guesswhozoo.com .