Durante décadas, los científicos han estado desconcertando uno de los aspectos más misteriosos de nuestro sol: ¿por qué la corona solar, la capa exterior de la atmósfera del sol, es más de 200 veces más caliente que su superficie?
Mientras la superficie del sol arde en una llama abrasadora 10.000 grados Fahrenheitlas temperaturas de la corona alcanzan aproximadamente 2 millones de grados Fahrenheit. Esta diferencia de temperatura contradictoria ha desconcertado a los investigadores desde que se identificó por primera vez en 2015. 1939. Ahora, una investigación pionera de Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) Puede proporcionar la respuesta más convincente hasta el momento a este misterio solar.
Ondas de Alfvévén reflejadas: un gran avance en la ciencia solar
La clave para resolver este enigma parece estar en el comportamiento Ondas de plasmaespecialmente ondas de alfvén– Oscilaciones en el plasma impulsadas por campos magnéticos. Estas ondas fueron predichas por primera vez El premio Nobel Hannes Alvvénse comportan de manera similar a las vibraciones de las cuerdas de una guitarra, excepto que se propagan a través del plasma. Las últimas investigaciones, dirigidas por Jefe Sayak Y su equipo en PPPL así lo sugiere. Ondas de Alvvén reflejadas en Agujeros coronales (regiones de baja densidad en la corona) podrían ser la fuente del intenso calor observado en la corona solar.
“Los científicos sabían que los agujeros coronales tienen altas temperaturas, pero el mecanismo básico responsable del calentamiento no se comprende bien”, explicó Bose. “Nuestros resultados revelan que la reflexión de las ondas de plasma puede hacer este trabajo. Este es el primer experimento de laboratorio que muestra que las ondas de Alfvén se reflejan en condiciones relevantes para los agujeros coronales”.
Investigación publicada en Diario astrofísicoRepresenta la primera evidencia experimental de que estas ondas pueden reflejar energía y transmitirla de regreso a su fuente. Esta energía reflejada, según los hallazgos del equipo, crea… Trastorno En el plasma, que a su vez calienta las moléculas a las temperaturas extremas observadas en la corona.
Verificación y simulación experimental.
Para probar su hipótesis, Bose y su equipo utilizaron… Dispositivo de plasma grande (LAPD) en Universidad de CaliforniaGeneraron ondas de Alfvén dentro de una columna de plasma de 20 metros diseñada para simular las condiciones de los agujeros coronales del Sol. Los resultados fueron claros: cuando las ondas encontraron regiones de densidad de plasma e intensidad de campo magnético variables (condiciones que imitan una corona), se reflejaron hacia su fuente. Este reflejo provocó que las ondas interactuaran entre sí, generando turbulencias que podrían calentar el plasma.
“Los físicos han planteado durante mucho tiempo la hipótesis de que la reflexión de las ondas de Alfvén podría explicar el extraño calentamiento de los agujeros coronales”, dijo. Jason Tenbarginvestigador visitante en PPPL. “Este trabajo proporciona la primera prueba experimental de que no sólo es posible la reflexión de la onda de Alfvén, sino también que la energía reflejada es suficiente para calentar los agujeros coronales”.
El equipo también realizó Simulación por computadora de la configuración experimental, lo que confirma sus hallazgos. Estas simulaciones proporcionaron una confirmación adicional de que los reflejos de las ondas de Alfvén pueden ocurrir en las condiciones que se encuentran en la corona solar, proporcionando un modelo poderoso para comprender cómo la atmósfera exterior del Sol alcanza estas temperaturas extremas.
Implicaciones para comprender el clima espacial
Este descubrimiento tiene implicaciones importantes que van más allá de simplemente resolver un misterio científico de larga data. Al arrojar luz sobre cómo se mueve la energía a través de la atmósfera del Sol, la investigación puede mejorar nuestra comprensión al respecto. Clima espacial– Corrientes de partículas cargadas, o viento solaremitido por el sol que puede afectar El campo magnético de la Tierra. Estos vientos solares pueden tener impactos de amplio alcance, desde interferir con las comunicaciones por satélite hasta… sistemas gps Provocar fluctuaciones en las redes eléctricas.
Comprender el mecanismo detrás del calentamiento de la corona podría conducir a mejores predicciones Actividad solarincluido Llamaradas solares y Eyección de masa coronal– Poderosas explosiones de viento solar y campos magnéticos que pueden provocar importantes perturbaciones en la tecnología de la Tierra. “Lo que vemos aquí es el profundo efecto que las ondas de Alfvén pueden tener no sólo en el Sol, sino también en el clima espacial”, señaló Tenbarg.
La próxima frontera en la investigación de la energía solar
Este avance en la comprensión del sol calentamiento coronal Es un importante paso adelante, pero aún quedan muchas preguntas que debemos responder. Mientras se reflejaba ondas de alfvén Estos factores parecen desempeñar un papel clave en el calentamiento de los agujeros coronales, y los investigadores ahora buscan aplicar estos hallazgos a otras regiones de la corona y explorar si mecanismos similares podrían explicar el calentamiento en otras partes de la atmósfera solar.
“Este trabajo es sólo el comienzo”, dijo Boz. “Hemos logrado grandes avances en la comprensión de la dinámica de los agujeros coronales, pero hay mucho más por explorar. La física de la reflexión de las ondas de Alfvén es compleja y absolutamente fascinante. Es increíble cómo los experimentos y simulaciones de física fundamental pueden mejorar drásticamente nuestra comprensión de la naturaleza. sistemas como nuestro Sol.
A medida que continúa la investigación sobre la energía solar, la combinación… experimentos de laboratorio y Simulación por computadora Es probable que sea crucial para revelar más secretos del Sol y otras estrellas. El descubrimiento del equipo de Princeton abre la puerta a nuevos métodos de investigación que podrían profundizar nuestra comprensión de la influencia del sol en… Clima espacial Y su impacto más amplio en la vida aquí en la Tierra.
