Дослідники виявили прихований процес, який пояснює, чому сонячна корона гарячіша за поверхню, яка формує «атмосферу» зірки.
Вчені з Принстонської лабораторії фізики плазми провели найбільше у світі моделювання турбулентності в астрофізичній плазмі. Дослідження показало, що процес магнітного повторного з’єднання керує нагріванням сонячної атмосфери — корони. Фізика цього процесу допоможе краще зрозуміти утворення зірок, походження великомасштабних магнітних полів у Всесвіті та передбачити космічну погоду.
Дослідники використовували комп’ютерне моделювання, щоб відтворити повторне з’єднання — перезамикання ліній магнітного поля зірки, що виходять з різних доменів. Цей процес розділяє і знову з’єднує магнітні поля в плазмі зірки. Дослідники відзначають, що традиційні спостереження за допомогою наземних і навіть космічних обсерваторій не дають достатньої роздільної здатності, щоб спостерігати цей процес в найдрібніших деталях.
Фізики використовували 200 млн год комп’ютерного часу для найбільшого у світі моделювання нагріву сонячної атмосфери. Моделювання показало, як швидке повторне з’єднання ліній магнітного поля перетворює великомасштабну турбулентну енергію в невелику внутрішню енергію. Як наслідок, турбулентна енергія ефективно перетворюється в теплову енергію на малих масштабах, що призводить до перегріву корони.
У процесі моделювання вчені розривають і з’єднують лінії магнітного поля, щоб генерувати ланцюги невеликих скручених ліній, які називаються плазмоїдами. Це змінює розуміння турбулентного енергетичного каскаду, яке було широко поширене понад півстоліття, зазначають автори дослідження. Результати роботи пов’язують швидкість передачі енергії з тим, як швидко ростуть плазмоїди, посилюючи передачу енергії від великих масштабів до малих і сильно нагріваючи корону в цих масштабах.
Коли процес перез’єднання повільний, а турбулентний каскад швидкий, перемикання магнітних полів не може вплинути на передачу енергії, говорять автори дослідження. Але коли швидкість повторного замикання стає досить високою, вона може ефективніше перетворювати енергію у внутрішню, нагріваючи частинки.