Με τη βοήθεια ισχυρών λέιζερ και ενός μικρού κομματιού πλαστικού, ερευνητές αναπαρήγαγαν για πρώτη φορά στο εργαστήριο μια βίαιη διαδικασία που μπορεί να συμβαίνει στον Ήλιο. Το πείραμα ίσως βοηθήσει να εξηγηθεί γιατί το εξώτερο στρώμα της ηλιακής ατμόσφαιρας είναι τόσο μυστηριωδώς θερμό.
Για δεκαετίες, οι επιστήμονες προσπαθούν να εξηγήσουν γιατί τα εξωτερικά στρώματα της ατμόσφαιρας του Ήλιου, μια περιοχή που ονομάζεται κορώνα, είναι χιλιάδες φορές θερμότερα από την επιφάνειά του, φτάνοντας σε θερμοκρασίες πολλών εκατομμυρίων βαθμών. «Είναι σαν ο αέρας να γινόταν πιο ζεστός όσο απομακρυνόσουν από μια φωτιά», λέει ο Wei Sun από το China Institute of Atomic Energy.
Τώρα, ο Sun και οι συνεργάτες του αναπαρήγαγαν στο εργαστήριο ορισμένες από τις συνθήκες που επικρατούν στον Ήλιο και, για πρώτη φορά, παρατήρησαν πώς μικρές εκρήξεις ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, ή αλλιώς ηλιακές nanoflares, θα μπορούσαν να τροφοδοτούν τη μυστηριώδη θερμότητα της κορώνας.
Οι nanoflares είναι γνωστό ότι εμφανίζονται όταν τα μαγνητικά πεδία μέσα στην κορώνα αναδιατάσσονται απότομα και απελευθερώνουν ενέργεια στη διαδικασία αυτή. Για να συμβεί όμως αυτή η αναδιάταξη, οι ακριβείς συνθήκες, όπως το σχήμα των μαγνητικών πεδίων, πρέπει να είναι ακριβώς οι κατάλληλες, λέει ο Sun. Ο ίδιος και οι συνεργάτες του εξέτασαν πώς μπορούν να προκύψουν αυτές οι συνθήκες και τελικά να οδηγήσουν σε nanoflares. Έστρεψαν τέσσερα πολύ ισχυρά λέιζερ πάνω σε έναν μικρό πλαστικό στόχο, δημιουργώντας μια περιοχή πλάσματος –ένα καυτό μείγμα φορτισμένων σωματιδίων– με διάμετρο περίπου 2 χιλιοστών. Το πλάσμα αυτό δεν ήταν ακριβές αντίγραφο του πλάσματος στην κορώνα του Ήλιου, αλλά συμπεριφερόταν με ανάλογο τρόπο.
Η ομάδα δημιούργησε πλάσμα σε δύο διαφορετικά σενάρια, μία φορά με επίπεδο στόχο και μία φορά με στόχο που είχε κυματιστή επιφάνεια. Στη δεύτερη περίπτωση, το πλάσμα έγινε ασταθές, τα μαγνητικά πεδία που περιείχε αναδιατάχθηκαν και τελικά παρήγαγαν μια nanoflare.
Αυτή η nanoflare έκανε μεγάλη διαφορά στη θερμοκρασία του πλάσματος. Έφτασε τους 799.726°C, σχεδόν τη διπλάσια θερμοκρασία από εκείνη που επιτεύχθηκε στην εκδοχή του πειράματος με τον επίπεδο στόχο, όπου δεν εμφανίστηκαν nanoflares.
Ένας παρόμοιος μηχανισμός – αστάθεια που οδηγεί σε nanoflares και στη συνέχεια σε θέρμανση του πλάσματος – θα μπορούσε εύλογα να συμβαίνει στον Ήλιο, λέει ο Sun. Μάλιστα, οι παράμετροι που καθόρισαν τη συμπεριφορά του μικροσκοπικού πλάσματος ταίριαζαν με εκείνες που παρατηρούνται σε περιοχές του Ήλιου όπου συστάδες ψυχρότερου πλάσματος «βρέχουν» προς τα κάτω μέσα από την κορώνα. Ο ίδιος και οι συνεργάτες του ολοκλήρωσαν επίσης μια προσομοίωση στον υπολογιστή που επιβεβαίωσε το αποτέλεσμα.
Ο Ronny Keppens από το KU Leuven στο Βέλγιο λέει ότι αυτές οι προσομοιώσεις στηρίζουν την ερμηνεία της ομάδας και αποτελούν μια ενδιαφέρουσα προσθήκη στη λίστα των φαινομένων που ενδέχεται να συμβάλλουν στη θέρμανση της κορώνας. Οι συστάδες κοροναϊκής βροχής πράγματι θα μπορούσαν να οδηγήσουν στα είδη αστάθειας που εντόπισαν τώρα οι ερευνητές στο εργαστήριο, λέει. Ωστόσο, κατά τον Keppens, το νέο πείραμα δεν λύνει οριστικά το πρόβλημα της θέρμανσης της κορώνας, καθώς και άλλες συμπεριφορές του πλάσματος, όπως ορισμένα είδη κυμάτων σε αυτό, θα μπορούσαν επίσης να συμβάλλουν.
Στο επόμενο διάστημα, ο Sun και οι συνεργάτες του θέλουν να αναβαθμίσουν το πείραμα ώστε να δημιουργούν πιο τρισδιάστατα πλάσματα και να χρησιμοποιούν πιο ακριβείς τεχνικές για τη διάγνωση της συμπεριφοράς τους. Θέλουν επίσης οι εργαστηριακές μετρήσεις τους να είναι πιο άμεσα συγκρίσιμες με την πραγματικότητα, για παράδειγμα αξιοποιώντας δεδομένα για τον Ήλιο που συλλέγονται μέσω τηλεσκοπίων, λέει ο Sun. «Είναι σημαντικό να ελέγξουμε ότι το εργαστήριο αναπαράγει αυτό που κάνει ο Ήλιος», σημειώνει.
Physical Review Letters DOI: 10.1103/tmll-158c
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
