Le immagini fotosferiche e cromosferiche sono state registrate con il satellite Hinode, mentre le linee colorate in mezzo visualizzano la presenza di linee di campo magnetico dalle simulazioni numeriche realistiche dei ricercatori utilizzando lo Sheffield Advanced Code (SAC). Le curve rosse e blu sono vortici rilevati dall'algoritmo Automated Swirl Detection Algorithm (ASDA) sviluppato dai ricercatori. Credito:Liu et al. Comunicazioni sulla natura, 10:3504, 2019
Un team internazionale di scienziati guidati dall'Università di Sheffield ha scoperto prove osservative non rilevate in precedenza di frequenti impulsi di onde energetiche delle dimensioni del Regno Unito, trasporto di energia dalla superficie solare all'atmosfera solare superiore.
Le onde e gli impulsi magnetici del plasma sono stati ampiamente suggeriti come uno dei meccanismi chiave che potrebbero rispondere alla domanda di lunga data sul perché la temperatura dell'atmosfera solare aumenta drasticamente, da migliaia a milioni di gradi, mentre ti allontani dalla superficie solare.
Sono state avanzate molte teorie, compresi alcuni sviluppati presso l'Università di Sheffield, ad esempio, riscaldare il plasma mediante onde magnetiche o plasma magnetico, ma la convalida osservativa dell'ubiquità di un adeguato meccanismo di trasporto di energia si è rivelata difficile fino ad ora.
Sviluppando approcci innovativi, matematici applicati presso il Solar Physics and Space Plasma Research Center (SP2RC) nella School of Mathematics and Statistics dell'Università di Sheffield, e l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, hanno scoperto prove osservative uniche di abbondanti impulsi di onde energetiche, prende il nome dal premio Nobel Hannes Alfvén, nell'atmosfera solare.
È stato scoperto che questi impulsi di Alfvén di breve durata sono generati da prevalenti turbinii di plasma fotosferico delle dimensioni delle isole britanniche, che si suggerisce di avere una popolazione di almeno 150, 000 nella fotosfera solare in qualsiasi momento.
Professor Robertus Erdélyi (alias von Fáy-Siebenbürgen), Responsabile di SP2RC, disse:"Moti vorticosi sono ovunque nell'universo, dall'affondamento dell'acqua in rubinetti domestici con una dimensione di centimetri, ai tornado sulla Terra e sul Sole, getti solari e galassie a spirale con una dimensione fino a 520, 000 anni luce. Questo lavoro ha mostrato, per la prima volta, le prove osservative che turbinii onnipresenti nell'atmosfera solare potrebbero generare impulsi di Alfvén di breve durata.
Il cilindro grigio rappresenta un tubo di flusso magnetico mentre le linee verdi sono linee di campo magnetico. Le regioni con il colore viola nelle linee di campo evidenziano la posizione dell'impulso magnetico di Alfvén in propagazione. Diversi colori sul disco centrale rappresentano diverse densità di plasma locali. La figura illustra come un impulso magnetico al plasma di Alfvén si presenterà come i vortici cromosferici osservati. È disponibile un'animazione online di questa figura. Credito:Liu et al. Comunicazioni sulla natura, 10:3504, 2019
"Gli impulsi di Alfvén generati penetrano facilmente nell'atmosfera solare lungo tubi di flusso magnetico simili a cilindri, una forma di magnetismo un po' come gli alberi in una foresta. Gli impulsi potrebbero viaggiare fino in alto e raggiungere la parte superiore degli strati cromosferici solari, o, anche oltre».
I modi di Alfvén sono attualmente molto difficili da osservare direttamente, perché non causano concentrazioni o rarefazioni locali di intensità mentre compiono il loro viaggio attraverso un plasma magnetizzato. Sono difficili da distinguere osservativamente da altri tipi di modi magnetici al plasma, come le ben note onde magnetiche trasversali al plasma, spesso chiamate modalità kink.
"Si stima che il flusso di energia trasportato dagli impulsi di Alfvén che abbiamo rilevato ora sia più di 10 volte superiore a quello necessario per riscaldare la cromosfera solare superiore locale, " ha detto il dottor Jiajia Liu, collaboratore di ricerca post-dottorato.
"La cromosfera è uno strato relativamente sottile tra la superficie solare e la corona estremamente calda. La cromosfera solare appare come un anello rosso attorno al Sole durante le eclissi solari totali".
Il professor Erdélyi ha aggiunto:"È stata una domanda affascinante per la comunità scientifica per molto tempo:come il Sole e molte altre stelle forniscono energia e massa alle loro atmosfere superiori. I nostri risultati, come parte di un'entusiasmante collaborazione tra Regno Unito e Cina, coinvolgendo i nostri migliori scienziati all'inizio della carriera come il dottor Jiajia Liu, Chris Nelson e Ben Snow, rappresentano un importante passo avanti nell'affrontare la fornitura dell'energia non termica necessaria per il riscaldamento del plasma solare e astrofisico.
"Noi crediamo, questi vortici di plasma magnetico fotosferico di dimensioni britanniche sono anche candidati molto promettenti non solo per l'energia ma anche per il trasporto di massa tra gli strati inferiore e superiore dell'atmosfera solare. La nostra ricerca futura con i miei colleghi di SP2RC si concentrerà ora su questo nuovo puzzle. "
