저장된 자기 에너지가 태양 대기를 가열하는 궤도 장비 힌트

태양풍에서 처음 발견된 현상은 태양에 대한 오랜 미스터리인 태양 대기가 표면보다 수백만도 더 뜨거운 이유를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 지구 궤도를 도는 IRIS(Interface Region Imaging Spectrograph)와 AIA(Atmospheric Imaging Assembly)의 이미지는 저지대 자기 루프가 수백만 켈빈으로 가열된다는 증거를 보여줍니다.

라이스 대학, 콜로라도 대학 볼더 대학, NASA 마샬 우주 비행 센터의 연구원들은 실리콘과 같은 더 무거운 이온이 태양풍과 태양 채층과 코로나 사이의 전이 영역 모두에서 우선적으로 가열된다는 사실을 확인했습니다. 그곳에서 자화된 플라즈마 루프는 위의 코로나에 있는 사촌들과 다르지 않게 계속해서 호를 이루고 있습니다. 그것들은 훨씬 더 작고 분석하기 어렵지만, 나노플레어 형태로 에너지 폭발을 방출하는 자기 구동 메커니즘을 갖고 있다고 오랫동안 생각되어 왔습니다. 쌀 태양 물리학자 Stephen Bradshaw와 그의 동료들도 그렇게 의심했지만 IRIS 이전에 충분한 증거를 가진 사람은 아무도 없었습니다.

고공 비행 분광계는 전이 영역을 관찰하기 위해 특별히 제작되었습니다. NASA의 지원을 받은 연구에서 연구원들은 산소, 특히 더 무거운 실리콘 이온의 강한 스펙트럼 신호를 포함하는 재연결 루프의 "밝기"를 설명합니다.

Bradshaw, 그의 전 학생 Shah Mohammad Bahauddin, 현재 콜로라도 대기 및 우주 물리학 연구소의 연구 교수, NASA 천체 물리학자 Amy Winebarger의 팀은 이러한 전이 영역 루프의 세부 사항을 해결하고 슈퍼 - 뜨거운 플라즈마. 이미지를 통해 방출하는 빛을 통해 루프 내 이온의 움직임과 온도를 분석할 수 있으며, 이는 화학적 "지문" 역할을 하는 스펙트럼 라인으로 읽습니다.

물리학 및 천문학 부교수인 Bradshaw는 “모든 물리학이 각인되는 방출선에 있습니다. “이 아이디어는 이 작은 구조가 어떻게 가열되는지 배우고 코로나 자체가 가열되는 방식에 대해 이야기하기를 희망하는 것이었습니다. 이것은 태양 대기 전체에서 작동하는 유비쿼터스 메커니즘일 수 있습니다.”

이미지는 열 및 도플러 효과에 의해 선이 확장된 핫스팟 스펙트럼을 보여주었으며, 이는 나노플레어와 관련된 요소뿐만 아니라 온도와 속도도 나타냅니다. 핫스팟에서 그들은 실리콘 이온을 포함하는 재연결 제트가 초당 최대 100km의 속도로 관찰자(IRIS)를 향해(파란색으로 이동) 이동하고(빨간색으로 이동) 이동하는 것을 발견했습니다. 더 가벼운 산소 이온에 대해서는 도플러 이동이 감지되지 않았습니다.

연구원들은 이 메커니즘의 두 가지 구성 요소를 연구했습니다. 에너지가 자기장에서 어떻게 나오는지, 그리고 실제로 플라즈마를 가열하는 방법입니다. 전이 영역은 화씨 약 10,000도에 불과하지만 태양 표면의 대류는 루프에 영향을 미치고 루프를 구성하는 얇은 자기 가닥을 비틀고 땋아 궁극적으로 플라즈마를 가열하는 자기장에 에너지를 추가한다고 Bradshaw는 말했습니다. "IRIS 관찰에 따르면 프로세스가 진행되고 있으며 첫 번째 부분에 대한 최소한 하나의 대답은 자기 재연결을 통한 것이라고 합리적으로 확신합니다. 이 중 제트가 핵심 서명입니다."라고 그는 말했습니다.

그 과정에서 플라즈마 가닥의 자기장이 끊어지고 꼬기 사이트에서 더 낮은 에너지 상태로 다시 연결되어 저장된 자기 에너지를 방출합니다. 이것이 발생하면 플라즈마가 과열됩니다. 그러나 방출된 자기 에너지에 의해 플라즈마가 가열되는 방식은 지금까지 수수께끼로 남아 있습니다. "우리는 재연결이 일어나는 이 작은 루프 구조의 영역을 살펴보고 이온, 주로 실리콘과 산소의 방출선을 측정했습니다."라고 그는 말했습니다. "우리는 실리콘 이온의 스펙트럼 라인이 산소보다 훨씬 더 넓다는 것을 발견했습니다."

이는 실리콘 이온의 우선적인 가열을 나타냅니다. Bradshaw는 "설명이 필요했습니다. "우리는 살펴보고 생각한 결과 더 가벼운 것보다 무거운 이온을 가열하는 것을 선호하는 이온 사이클로트론 가열이라는 운동 과정이 있음이 밝혀졌습니다." 그는 이온 사이클로트론파가 재결합 부위에서 생성된다고 말했다. 더 무거운 이온에 의해 운반되는 파동은 파동을 "파괴"하고 난류를 생성하여 이온을 산란시키고 에너지를 공급하는 불안정성에 더 취약합니다. 이것은 플라즈마 단독의 국소 온도에서 예상되는 것 이상으로 스펙트럼 라인을 확장합니다. 더 가벼운 이온의 경우, 이를 가열하기에 충분한 에너지가 남아 있지 않을 수 있습니다. "그렇지 않으면 불안정성을 유발하는 데 필요한 임계 속도를 초과하지 않으며, 이는 더 가벼운 이온에 대해 더 빠릅니다."라고 그는 말했습니다.

"태양풍에서 무거운 이온은 가벼운 이온보다 훨씬 더 뜨겁습니다."라고 Bradshaw는 말했습니다. "확실히 측정한 것입니다. 우리의 연구는 이것이 또한 천이 영역의 속성이며 따라서 특히 태양풍이 코로나의 징후이기 때문에 태양 코로나 가열을 포함하여 우리가 식별한 메커니즘으로 인해 전체 대기에 걸쳐 지속될 수 있음을 처음으로 보여줍니다. 행성간 공간으로 확장합니다.”

다음 질문은 그러한 현상이 태양 전체에서 같은 속도로 일어나고 있는지 여부라고 Bahauddin은 말했습니다. “대부분의 대답은 아니오입니다.”라고 그는 말했습니다. “그러면 문제는 코로나 난방 문제에 얼마나 기여합니까? 수백만 도의 코로나를 유지할 수 있도록 상층 대기에 충분한 에너지를 공급할 수 있을까요?