Para ilmuwan mengungkap mekanisme tersembunyi di balik korona matahari yang sangat panas

Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah memikirkan salah satu aspek paling misterius dari matahari kita: Mengapa korona matahari, lapisan terluar atmosfer matahari, 200 kali lebih panas daripada permukaannya?

Sedangkan permukaan matahari terbakar dalam nyala api yang terik 10.000 derajat Fahrenheitsuhu corona mencapai sekitar 2 juta derajat Fahrenheit. Perbedaan suhu yang berlawanan dengan intuisi ini telah membingungkan para peneliti sejak pertama kali diidentifikasi pada tahun 2015 1939. Kini, merintis penelitian dari Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) Ini mungkin memberikan jawaban paling meyakinkan terhadap misteri matahari ini.

Gelombang Alfvévén yang dipantulkan: terobosan dalam ilmu tata surya

Kunci untuk memecahkan teka-teki ini tampaknya terletak pada perilaku Gelombang plasmakhususnya Gelombang Alfven– Osilasi dalam plasma didorong oleh medan magnet. Gelombang ini diprediksi untuk pertama kalinya Pemenang Hadiah Nobel Hannes Alvénmereka berperilaku seperti getaran senar gitar, kecuali mereka merambat melalui plasma. Penelitian terbaru, dipimpin oleh Sayak Bos Dan timnya di PPPL menyarankan demikian Gelombang Alvén terpantul di dalam lubang koronal (daerah dengan kepadatan rendah di korona) bisa menjadi sumber panas hebat yang diamati di korona matahari.

“Para ilmuwan telah mengetahui bahwa lubang koronal memiliki suhu tinggi, namun mekanisme dasar yang menyebabkan pemanasan tersebut belum dipahami dengan baik,” jelas Bose. “Hasil kami menunjukkan bahwa refleksi gelombang plasma dapat melakukan pekerjaan ini. Ini adalah percobaan laboratorium pertama yang menunjukkan bahwa gelombang Alfén dipantulkan dalam kondisi yang relevan dengan lubang koronal.”

Penelitian dipublikasikan di Jurnal AstrofisikaIni merupakan bukti eksperimental pertama bahwa gelombang ini dapat memantulkan energi dan mengirimkannya kembali ke sumbernya. Energi pantulan ini, menurut temuan tim, menciptakan… Kekacauan Di dalam plasma, yang pada gilirannya memanaskan molekul hingga mencapai suhu ekstrem yang diamati di korona.

Verifikasi dan simulasi eksperimental

Untuk menguji hipotesis mereka, Bose dan timnya menggunakan… Perangkat Plasma Besar (LAPD) di dalam Universitas KaliforniaMereka menghasilkan gelombang Alfvén dalam kolom plasma sepanjang 20 meter yang dirancang untuk mensimulasikan kondisi lubang koronal Matahari. Hasilnya jelas: ketika gelombang mencapai wilayah dengan kepadatan plasma dan kekuatan medan magnet yang berbeda-beda – kondisi yang mirip dengan korona – gelombang tersebut dipantulkan kembali ke sumbernya. Refleksi ini menyebabkan gelombang berinteraksi satu sama lain sehingga menimbulkan turbulensi yang dapat memanaskan plasma.

“Fisikawan telah lama berhipotesis bahwa pantulan gelombang Alfvén dapat menjelaskan pemanasan aneh pada lubang koronal,” katanya. Jason Tenbargpeneliti tamu di PPPL. “Pekerjaan ini memberikan bukti eksperimental pertama bahwa refleksi gelombang Alfén tidak hanya mungkin terjadi, tetapi juga energi yang dipantulkan cukup untuk memanaskan lubang koronal.”

Tim juga melakukan Simulasi komputer dari pengaturan eksperimental, yang mengkonfirmasi temuan mereka. Simulasi ini memberikan konfirmasi lebih lanjut bahwa pantulan gelombang Alfvén dapat terjadi dalam kondisi yang ditemukan di korona matahari, sehingga memberikan model yang kuat untuk memahami bagaimana atmosfer luar Matahari mencapai suhu ekstrem ini.

Implikasi untuk memahami cuaca luar angkasa

Penemuan ini mempunyai implikasi penting yang lebih dari sekedar memecahkan misteri ilmiah yang sudah lama ada. Dengan menjelaskan bagaimana energi bergerak melalui atmosfer matahari, penelitian ini dapat meningkatkan pemahaman kita tentang energi tersebut Cuaca luar angkasa– Aliran partikel bermuatan, atau Angin matahariyang dipancarkan matahari yang dapat mempengaruhi Medan magnet bumi. Angin matahari ini dapat menimbulkan dampak yang luas, mulai dari mengganggu komunikasi satelit hingga… sistem GPS Menyebabkan fluktuasi jaringan listrik.

Memahami mekanisme di balik pemanasan akibat corona dapat menghasilkan prediksi yang lebih baik Aktivitas mataharitermasuk Suar matahari Dan Ejeksi massa koronal– Ledakan dahsyat angin matahari dan medan magnet yang dapat menyebabkan gangguan besar pada teknologi bumi. “Apa yang kita lihat di sini adalah dampak besar gelombang Alfén tidak hanya terhadap Matahari, tetapi juga terhadap cuaca luar angkasa,” kata Tenbarg.

Perbatasan berikutnya dalam penelitian energi surya

Ini terobosan dalam memahami matahari Pemanasan koronal Ini merupakan langkah maju yang penting, namun masih banyak pertanyaan yang perlu kami jawab. Sementara itu tercermin Gelombang Alfven Faktor-faktor ini tampaknya memainkan peran penting dalam pemanasan lubang korona, dan para peneliti kini berupaya menerapkan temuan ini ke wilayah lain di corona dan mengeksplorasi apakah mekanisme serupa dapat menjelaskan pemanasan di bagian lain atmosfer matahari.

“Pekerjaan ini hanyalah permulaan,” kata Boz. “Kami telah mencapai kemajuan besar dalam memahami dinamika lubang koronal, namun masih banyak lagi yang perlu dieksplorasi. Fisika refleksi gelombang Alfén sangatlah kompleks dan sangat menakjubkan. Sungguh menakjubkan betapa eksperimen dan simulasi fisika fundamental dapat secara dramatis meningkatkan pemahaman kita tentang alam sistem seperti Matahari kita.

Seiring dengan berlanjutnya penelitian energi surya, kombinasi… Eksperimen laboratorium Dan Simulasi komputer Hal ini mungkin menjadi penting dalam mengungkap lebih banyak rahasia Matahari dan bintang lainnya. Penemuan tim Princeton membuka pintu bagi metode penelitian baru yang dapat memperdalam pemahaman kita tentang pengaruh matahari terhadap… Cuaca luar angkasa Dan dampaknya yang lebih luas terhadap kehidupan di Bumi.