Kineski naučnici u laboratoriji simulirali sunčeve eksplozije i možda riješili zagonetku vrele korone

Sunčeva površina koju vidimo ima temperaturu od oko 5.500 stepeni Celzijusa, dok njegov vanjski atmosferski sloj, korona, može preći milion stepeni. Pitanje odakle dolazi energija za tu ogromnu razliku decenijama muči naučnike, a tim istraživača u Kini sada je u laboratoriji demonstrirao proces koji bi mogao bar djelimično objasniti tu pojavu.

Nanoflareovi pod lupom

U timu su Wei Sun iz Kineskog instituta za atomsku energiju i Yongli Ping sa Pekinškog normalnog univerziteta, a bavili su se pitanjem kako na Suncu počinju sitna oslobađanja energije. Naučnici sumnjaju da bezbrojne sitne baklje, tzv. nanoflareovi, zajednički mogu održavati temperaturu korone. Ključ procesa je magnetna rekonekcija — spajanje magnetnih polja suprotnih smjerova pri kojem se uskladištena energija oslobađa u vidu toplote.

Eksperiment je proveden na laserskom postrojenju Shenguang-II u Šangaju, gdje su istraživači ispalili četiri preklapajuća laserska snopa na plastičnu metu sa fino naboranom površinom. Impulsi dugi milijarditi dio sekunde pretvorili su materiju mete u plazmu. Šireći se u znatno rjeđi vazduh oko sebe, plazma je usporavala, a nabori na granici rasli su u strukture nalik prstima i pečurkama — pojava poznata kao Rayleigh–Taylorova nestabilnost. Plazma je oko tih prstiju stvorila i vlastita magnetna polja, pri čemu su susjedne strukture nosile polja suprotnih smjerova. Računarske simulacije pokazale su da šireći prsti spajaju ta polja, koja se rekonektuju i zagrijavaju okolinu.

Za poređenje, istraživači su eksperiment ponovili s glatkom plastičnom metom, što je dalo glatko strujanje plazme bez sličnih struktura. Analizom rendgenskih zraka koje je plazma emitovala procijenili su temperaturu elektrona: s naboranom metom dostigla je ekvivalent od približno 820.000 stepeni Celzijusa, otprilike dvostruko više nego s ravnom metom. U posebnoj simulaciji u kojoj je formiranje magnetnih polja bilo onemogućeno, dodatno zagrijavanje je uglavnom nestalo, što dodatno podržava ulogu tih polja.

Šta to znači za Sunce

Na Suncu slični uslovi mogli bi nastati tamo gdje relativno hladna i gusta plazma pada kroz okolnu atmosferu — pojava poznata kao koronalna kiša — koja može stvoriti granice na kojima se razvija opisana nestabilnost. Laboratorija naučnicima omogućava da proučavaju procese presitne i prebrze za jasno posmatranje na Suncu. Laboratorijska plazma bila je, međutim, znatno gušća, a proces se odvijao u mnogo kraćem vremenu nego kod sunčevih nanoflareova. Istraživači su uporedili ključne fizičke odnose da procijene šta bi se moglo primijeniti na koronu, ali postavka nije obuhvatila punu nakupljenu magnetnu energiju Sunca.

Rezultati podržavaju mehanizam koji bi mogao doprinijeti zagrijavanju korone. Da bi se utvrdilo koliko se to često dešava na Suncu i koliki dio zagrijavanja obezbjeđuje, bit će potrebna dalja posmatranja i eksperimenti.