Het mysterie van de zonneregen opgelost: de plasmaregen die binnen enkele minuten valt

Er valt echte neerslag op de zon, maar geen water: Het zijn gloeiende plasmastromen die onder begeleiding van het magnetische veld naar beneden komen. Dit fenomeen, bekend als zonneregen, stelde onderzoekers al jaren voor een raadsel vanwege de snelheid waarmee de uitbarstingen plaatsvonden.

Een team van de Universiteit van Hawaï heeft orde in de puzzel gebracht met een werk gepubliceerd in Het Astrofysisch Tijdschrift, waar Ze tonen aan dat de chemische samenstelling van de zonnecorona niet onveranderlijk is.en dat detail verandert het tempo van de afkoeling en condensatie van het plasma volledig.

Wat is zonneregen en waarom was het verrassend?

In tegenstelling tot aardse regen vindt de zonneversie plaats in de corona, de buitenste en zeer hete laag van de atmosfeer van de zon, waar kleine plasmagebieden abrupt afkoelen, in dichtheid toenemen en met hoge snelheid in lagere lagen vallen. Het raadselachtige was dat, in plaats van uren te nemen zoals voorspeld door klassieke modellen, Plasmadruppels verschenen binnen enkele minuten tijdens uitbarstingen.

Waarnemingen met zonnesondes en telescopen bevestigden dit versnelde gedrag, maar berekeningen konden het niet reproduceren. Het motief, zo leggen de auteurs nu uit, Het is dat er vanaf het begin vanuit werd gegaan dat het homogeen en onveranderlijk was in zijn mengeling van elementen, een vereenvoudiging die zijn tol eiste bij het simuleren van de werkelijkheid.

Het ontbrekende stuk: een kroon met veranderende chemie

De belangrijkste doorbraak komt tot stand door de De overvloed aan elementen varieert in ruimte en tijd binnen de simulatiesDoor veranderingen in de verhouding van elementen van lage eerste ionisatie-energie —zoals ijzer of silicium—, Uit het model blijkt dat deze gebieden als uiterst efficiënte radiatoren fungeren. wanneer ze geconcentreerd zijn aan de top van de coronale lussen.

Dat lokale overschot aan zware elementen zorgt voor een veel sneller energieverlies door straling dan geschat, waardoor het plasma plotseling afkoelt en condenseert. Volgens het team, onder leiding van Luke Fushimi Benavitz Samen met Jeffrey W. Reep was het aanpassen van de coronale chemie de 'schakelaar' waarmee de simulatie kon reproduceren wat we in telescopen zien.

Stap voor stap: van flitser naar plasmacascade

Het begint allemaal met een uitbarsting die de chromosfeer plotseling verwarmt., de laag onder de kruin. Die warmte drijft de zogenaamde chromosferische verdamping aan: dichte materie stijgt op en vult de magnetische lussen van de corona met plasma dat qua samenstelling meer lijkt op de fotosfeer.

Eenmaal boven is de stroming concentreert elementen zoals ijzer en silicium op het hoogste punt van de lusDeze ophoping veroorzaakt, vanwege het grote vermogen om energie uit te stralen, een zeer plaatselijke afkoeling. De druk daaltde nabije omgeving biedt meer plasma, De dichtheid neemt toe en er ontstaat thermische instabiliteit, wat het proces versnelt.: Het materiaal condenseert en binnen enkele minuten beginnen er coronale buien.

Deze reeks gebeurtenissen – uitbarsting, verdamping, verrijking met zware elementen, explosieve afkoeling en instorting – sluit uiteindelijk aan bij de reeksen die zijn vastgelegd door instrumenten die speciaal zijn ontworpen om de zonneactiviteit te monitoren. Volgens de auteurs: Het is geen anekdotisch bijproductmaar een essentieel dynamisch proces van de atmosfeer van de zon.

Implicaties voor de voorspelling van ruimteweer

Begrijpen wanneer en waar deze plasmaregens ontstaan, is niet slechts een theoretische triomf. Door zonneregens te koppelen aan de chemie en dynamiek van magnetische lussen, Het nieuwe model biedt aanknopingspunten voor de fijnafstelling ruimteweerwaarschuwingen, essentieel voor de bescherming van satellieten, communicatie, navigatie en elektriciteitsnetwerken.

Simulaties die het werkelijke gedrag van de kroon beter weergeven een betere anticipatie op de effecten van uitbarstingen en coronale massa-ejecties mogelijk makenIn de praktijk is het hebben van nauwkeurigere waarschuwingsvensters kan het verschil maken tussen een beheersbare verstoring en een kostbare onderbreking van cruciale diensten.

Wat is de volgende stap in de zonnefysica?

Het onderzoek opent de deur naar het gedetailleerder in kaart brengen van hoe de overvloed aan elementen in de corona zich in de loop van de tijd ontwikkelt en hoe ze zich koppelen aan de veranderingen in het magnetische veldHet team stelt voor om modellen en observaties te combineren om deze variaties op verschillende schaalniveaus te volgen.

Instrumenten zoals het Solar Dynamics Observatory en missies die steeds dichter bij de zon komen, zoals de Parker Solar Probekan realtime gegevens leveren waarmee deze simulaties kunnen worden geverifieerd en verfijnd. Het doel is Bouw een uniform raamwerk dat uitbarstingen, coronale chemie en plasma-neerslag verbindt met voorspellende mogelijkheden.

Met Dit werk getekend door Luke Fushimi Benavitz, Jeffrey W. Reep, Lucas A. Tarr en Andy SH To en Het Astrofysisch TijdschriftDe gemeenschap heeft een coherente verklaring voor waarom zonnebuien zo snel ontstaan ​​tijdens uitbarstingen. Een minder uniforme corona dan eerder werd gedacht, blijkt de oorzaak te zijn. sleutel tot het begrijpen van die vurige stortbui die op onze ster valt.