Сондата на НАСА открива нанофлари и плазмени „бомби“ на Слънцето

Първите резултати от новия космически кораб на НАСА, които изследват слънцето, са и разкриват сложна и интригуваща картина на звездата на Земята.



На НАСА Спектрограф за изобразяване на регион на интерфейса сонда (IRIS) е наблюдавала „бомби“ от плазма върху Слънцето, нанофакели, които бързо ускоряват частици, и мощни струи, които могат да движат слънчевия вятър, наред с други явления, съобщават пет нови проучвания.

Докато космическите кораби могат да влязат в атмосферата на планетата, те не могат да летят през външната атмосфера на слънцето, където температурите достигат 3,5 милиона градуса по Фаренхайт (2 милиона градуса по Целзий). Сонди като IRIS вместо това трябва да изследват звездата от безопасно разстояние. За разлика от предишните инструменти, IRIS може да прави далеч по -подробни наблюдения на слънцето, като улавя наблюдения на региони с ширина само около 240 километра по времева скала от само няколко секунди. [ Вижте изображения от IRIS ]

„Комбинацията от подобрена пространствена и спектрална разделителна способност, [които са] три до четири пъти по -добри от предишните инструменти, позволява много по -отблизо [към слънчевата атмосфера]“, казва Харди Петер от Института за изследване на слънчевата система „Макс Планк“ в Германия каза на demokratija.eu по имейл. Питър е водещият автор в изследването на горещите плазмени „бомби“ върху слънцето.



Завършената обсерватория IRIS със слънчеви масиви, унищожени преди изстрелването.

Завършената обсерватория IRIS със слънчеви масиви, унищожени преди изстрелването.(Кредит на изображението: НАСА)

Ускорение на Nanoflare



Повърхността на слънцето или фотосферата е областта, видима за човешките очи. Над фотосферата се намират по -горещите хромосфери и преходните области, които излъчват ултравиолетова светлина, която може да се наблюдава само от космоса. Това е така, защото земната атмосфера поглъща по-голямата част от тази радиация, преди да достигне наземни инструменти. Външната част на слънчева атмосфера се нарича корона.

Докато голяма част от слънчевата енергия се генерира в ядрото му чрез синтез на водород, температурите се повишават във външните слоеве, които се отдалечават по -далеч от източника на топлина. Това означава, че нещо захранва този външен регион и учените смятат, че магнитните полета, генерирани от разбъркващата се слънчева плазма, осигуряват поне част от отговора.

В нововъзникващите активни области магнитните полета се издигат през повърхността в горните слоеве на атмосферата, като струна, издърпана нагоре. Когато енергията, пренасяна от линиите на полето, стане твърде голяма, те се прекъсват, прекъсвайки се една от друга и отново се свързват с други прекъснати полеви линии в процес, известен като магнитно повторно свързване.



Паола Теста от Центъра за астрофизика в Харвард-Смитсониан ръководи екип, който използва IRIS за изследване на отпечатъците от тези контури, където той установява, че интензивността се променя за период от 20 до 60 секунди. Изследвайки възможните причини, Теста установи, че вариациите са в съответствие със симулациите на електрони, генерирани от коронални нанофакели.

„Нанофлакерите са кратки нагряващи събития, освобождаващи количества енергия около милиард пъти по -малки от големите факели“, каза Теста.

Ултравиолетово изображение на активна област на слънцето, показващо плазма при температури от 140 000 градуса. Това изображение е заснето от НАСА

Ултравиолетово изображение на активна област на слънцето, показващо плазма при температури от 140 000 градуса. Това изображение е заснето от космическия кораб IRIS на НАСА на 6 декември 2013 г.(Изображение кредит: IRIS: LMSAL, НАСА. С любезното съдействие Барт Де Понтийо, Лаборатория за слънчева и астрофизика на Lockheed Martin)

Макар и по -малки от по -големите си братовчеди, нанофакелите се срещат по -често, вероятно поради магнитно повторно свързване. Енергията, отделена по време на магнитно повторно свързване, ускорява някои частици до високи енергии, където те се излъчват като радиовълни и рентгенови лъчи с най-висока енергия. Учените са наблюдавали тези сигнали в средни и големи ракети, но за нанофакелите бързо движещите се електрони са твърде слаби, за да бъдат открити директно с помощта на текущи инструменти.

„Ето защо нашите наблюдения в ултравиолетовите лъчи са особено интересни“, каза Теста. 'Те предлагат алтернативен начин за изследване на тези ускорени частици, въпреки че не ги наблюдават директно.'

Горещи бомби в прохладни региони

В по -хладната фотосфера на слънцето, където температурите достигат приблизително 10 000 градуса F (5 500 градуса C), магнитните полета преобразуват огромно количество енергия от съхранената в полето магнитна енергия в топлинна енергия, загрявайки плазмата. Според Петър количеството освободена енергия би било достатъчно, за да осигури електрическа енергия на Германия за 8000 години. Промяната създава джоб от газ, загрят до 180 000 градуса F (100 000 градуса C) в средата на по -хладната повърхност.

Тези джобове или „бомби“ изхвърлят плазма. Материалът, който се движи нагоре, вероятно се разпръсква в горещата корона, каза Питър, докато движещата се надолу плазма бързо се охлажда, за да достигне същия материал като останалата част от фотосферата, като се слива обратно с околния материал.

Преди това учените не забелязаха никакви индикации, че събития, отделящи енергия във фотосферата, ще доведат до високотемпературни скокове в джобовете във фотосферата. Смята се, че енергийната мощност, необходима за загряване на плътния газ, е твърде висока, за да се получи. [ Как работи сателитът IRIS (инфографика) ]

„С тези нови резултати, които показват съществуването на горещи джобове в хладен газ, трябва или да ревизираме количеството енергия, което може да бъде доставено дълбоко във фотосферата, или трябва да мислим за умен, но неизвестен механизъм за загряване на охлаждането, плътен газ бързо до тези високи температури - каза Петър.

Направете обрата

В допълнение към изключването и повторното свързване, магнитните полета на слънцето също се усукват. Тъй като усукващите се полеви линии се отдалечават от повърхността с 30 до 100 км в секунда, близките преходни региони се изсветляват до температури до 144 000 градуса F (80 000 C), далеч над средната температура на хромосферата от 7800 градуса F (4000 градуса C).

Подробното проучване на слънцето на IRIS разкри, че усукванията са много по -широко разпространени, отколкото се предполага от предишни проучвания. Тези усуквания се случват във всяка магнитна област, както тиха, така и активна. Наблюденията на усуквания са направени при максималната разделителна способност на IRIS, но изглежда, че други неразрешени малки мащабни движения в наблюденията показват наличието на още по-малки усуквания в полевите линии.

Въпреки че настоящите данни не позволяват на учените да определят причината за усукванията, научният ръководител на IRIS и първият автор Барт Де Понтийо от Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory заяви, че усукването най-вероятно е подпис на т. Нар. Алфвенски вълни . Тези „магнитни вълни [не] са за разлика от вълните, които се генерират след изтръгване на струна за китара“, каза той. Източникът на тези вълни също остава неизвестен.

Това изображение е заснето от НАСА

Друг потенциален източник могат да бъдат силните конвективни или „кипящи“ движения по повърхността на слънцето.

'Числените симулации на слънчевата конвекция предполагат, че могат да се генерират торсионни (усукващи) движения, нещо като когато източвате вана и виждате въртеливи движения, когато водата се оттича', каза Де Понтийо.

Учените имат няколко хипотези за това как слънчевата атмосфера се нагрява и Де Понтийо каза, че новите наблюдения предоставят ограничения на тези теории.

„По -специално, те осигуряват подкрепа за модели, при които вълните на Алфвен извършват голяма част от тежкото повдигане в слънчевата атмосфера“, каза той.

Уреждане на дебата

В първото си публикувано изображение на слънцето, IRIS засне гледка към слънчевата атмосфера.

В първото си публикувано изображение на слънцето, IRIS засне гледка към слънчевата атмосфера.(Кредит на изображението: НАСА)

Като най -близката и ярка звезда, слънцето е изучавано през цялата история. Въз основа на косвени доказателства от Skylab и други мисии през 70 -те и 80 -те години на миналия век астрономът Ури Фелдман от Военноморската изследователска лаборатория предложи съществуването на „неразрешени фини структури“ (UFS), важен слънчев атмосферен компонент в преходната област между хромосферата и короната. Използвайки инструментите на IRIS, екип, ръководен от Виго Ханстин от Университета в Осло в Норвегия, установи, че поредица от ниско разположени магнитни бримки представляват тези UFS, уреждайки десетилетия дебат относно тяхното съществуване.

Примките на магнитното поле светят за кратки интервали от време, може би за минута, когато плазмата в контурите се нагрява, било поради магнитно повторно свързване или разсейване на вълните на Алфвен. По време на магнитно повторно свързване плазмата се ускорява до 2 до 3 пъти скоростта на звука. Понякога бримките се образуват изолирано; друг път те са концентрирани в гнездо от бримки.

Дебатът относно съществуването на бримките произтича отчасти от въпроси за плазмата; учените поставят под въпрос дали цялата плазма в преходната област е термично свързана с Короната . Наличието на ниско разположени контури в преходната област потвърждава, че плазмата, достигаща температури от 180 000 градуса F (100 000 градуса C), се нагрява от бримките, а не от короната.

Въпреки че самите контури не нагряват короната, Ханстин казва, че те вероятно се нагряват със същия механизъм, макар и с различна реакция поради по -високата им плътност.

„Вероятно тези различия ще ни позволят да се съсредоточим по -ясно върху естеството на самите неизвестни отоплителни събития“, каза Ханстин. [ IRIS на НАСА, най -новата мисия към слънцето (видео )]

Захранване на слънчевия вятър

The Слънчев вятър задвижва частици и плазма от слънцето през Слънчевата система. Когато частиците се сблъскат с магнитното поле на Земята, те произвеждат красиви полярни сияния и имат потенциал да пречат на спътниците и комуникационните системи. Но източникът на слънчевия вятър остава загадка.

Бързо движещият се слънчев вятър се движи стотици километри в секунда, пренасяйки материали с ниска плътност. Предишните инструменти нямаха способността да изучават малките райони, за които се смята, че са отговорни за вятъра, с необходимата точност, за да го разберат.

Учените подозират, че слънчевият вятър произхожда от ярките мрежови структури на слънцето, появявайки се като ярки ленти, обграждащи тъмни клетки. Тези платна изтичат навън от слънцето, отвеждани от магнитната структура, и в крайна сметка се сливат заедно в един поток слънчев вятър, който тече стабилно от слънцето.

Екип, ръководен от Хуй Тиан, от Центъра за астрофизика на Харвард-Смитсониан, идентифицира високоскоростни, периодични струи в това, което учените смятат за източник на слънчев вятър, което прави тези струи вероятни кандидати за началния етап на слънчевия вятър. Вместо да произвеждат постоянен изтичане, струите са спорадични, ускоряват частици до скорост до 155 мили в секунда (250 км/с).

„Ако тези струи наистина са зараждащият се слънчев вятър, тогава моделите на слънчевия вятър трябва да бъдат актуализирани, за да се получат тези периодични, високоскоростни и малки изтичания в областта на интерфейса“, каза Тиан.

'Ако отговорът е отрицателен, поне въздействието на тези струи върху все още не наблюдаваното зараждащо се изтичане на слънчев вятър трябва да бъде внимателно оценено, тъй като тези струи са най-изявената динамична характеристика в района на източника на слънчев вятър', каза той .

Всичките пет статии, заедно с перспективно парче от Луиз Хара от Университетския колеж в Лондон, бяха публикувани онлайн днес (16 октомври) в списанието Наука .

Последвай ни @Spacedotcom , Facebook и Google+ . Оригинална статия на demokratija.eu .