3 Minuten
Nauja teorinė analizė rodo, kad jonai, pašalinami saulės žybsniuose, gali būti įkaitinti gerokai labiau nei anksčiau manyta, galimai iki maždaug 60 milijonų kelvinų (60 milijonų ºC, arba 108 milijonų ºF). Jei tai patvirtins, rezultatas pakeistų mokslininkų supratimą apie žybsnių energijos balansą ir nuotolinių stebėjimų interpretacijas apie Saulę.
Masinis saulės žybsnis, užfiksuotas Solar Dynamics Observatory 2024 m. gegužę, su superponuota Žeme mastelio parodymui. Žemė iš tiesų nėra tokia arti Saulės. (NASA/SDO)
Mokslinis kontekstas: kodėl temperatūros gali skirtis
Saulės žybsniai susidaro, kai sukryžiuotos magnetinės lauko linijos Saulės atmosferoje staiga atsinaujina ir išlaisvina didelius kiekius magnetinės energijos. Ši energija pagreitina daleles ir įkaitina plazmą Saulės atmosferoje, sukeldama temperatūras, gerokai viršijančias Saulės fotosferos paviršių (≈5 500 ºC) ir net karštąją koroną (≈2 milijonai ºC).
Tradicinės žybsnių diagnostikos temperatūrą daugiausia nustato iš elektronų sukeliamų signalų, tokių kaip rentgeno spinduliuotė ir spektroskopinių linijų santykiai. Istoriškai saulės fizikai darė prielaidą, kad elektronai ir jonai greitai sutermperuojasi ir turi tą pačią temperatūrą. Naujoji analizė peržiūri šią prielaidą, derindama šiuolaikinius matavimus, skaičiavimus ir naujausius netoli Žemės vykusių tyrimų bei Saulės vėjo rezultatus.
Pirmasis autorius Alexander Russell ir bendradarbiai pritaikė atnaujintus rekonekcijos šilumos skalavimus, rodančius, kad magnetinė rekonekcija gali pirmenybę teikti energijos perdavimui jonams daugiau nei elektronams. Jų skaičiavimai rodo, kad jonai gali būti šildomi maždaug 6,5 karto efektyviau, todėl jonų temperatūra žybsnių plazmoje gali kilti iki dešimčių milijonų kelvinų — kai kuriose srityse galbūt net iki 60 milijonų K.
Padariniai stebėjimams ir kosminei meteorologijai
Jei žybsnių jonai yra žymiai karštesni už elektronus, iš to kyla keli pasekmės. Pirma, spektriniai bruožai, priskiriami vienai temperatūros komponentai, gali būti klaidingai interpretuojami, paaiškinant ilgai pastebėtas anomalijas žybsnių spektruose. Antra, reikės peržiūrėti bendrą žybsnio energijos biudžetą ir dalelių pagreitinimo efektyvumą. Trečia, karštesni jonai gali keisti, kaip energingos dalelės išsiskiria į heliosferą, turėdami pasekmių kosminei meteorologijai bei spinduliuotės rizikai palydovams ir astronautams.
Šis rezultatas kol kas yra teorinis. Autoriai pažymi, kad tikslingi stebėjimai ir instrumentų strategijos gali patikrinti prognozę: aukštos skiriamosios gebos spektrinis vaizdavimas (iš instrumentų, tokių kaip SDO, Solar Orbiter, Parker Solar Probe ir žemės observatorijų, pavyzdžiui, DKIST), derinamas su pritaikytais modeliais, gali ieškoti jonų ir elektronų temperatūrų atskyrimo rekonekcijos metu vykstančiuose žybsniuose.
Ateities perspektyvos ir kiti žingsniai
Superkarštų jonų patvirtinimas reikalauja koordinuotų stebėjimų ir detalaus modelavimo, susiejančio rekonekcijos fiziką su spektroskopinėmis diagnostikomis. Jei bus patvirtinta, tai tikslins žybsnių energijos pasiskirstymo modelius ir pagerins aukštos energijos Saulės reiškinių nuotolinio stebėjimo interpretaciją. Analizė paskelbta žurnale The Astrophysical Journal Letters.
Išvados
Nauji rekonekcijos pagrindu atlikti skaičiavimai rodo, kad jonai saulės žybsniuose gali pasiekti temperatūras iki ~60 milijonų ºC, ženkliai aukštesnes nei elektronų pagrindu gauti įvertinimai. Tai kelia iššūkį ilgai gyvavusioms prielaidoms apie terminį suvienodinimą žybsnių plazmoje ir skatina tikslingus stebėjimus, skirtus aptikti jonų–elektronų temperatūrų skirtumus ir peržiūrėti žybsnių energijos balansus.
Quelle: sciencealert
Kommentare