Per la prima volta, gli scienziati hanno osservato le onde di plasma provenienti da un'eruzione solare focalizzata da un foro coronale, simile alla focalizzazione delle onde sonore responsabili dell'effetto Rotonda in architettura o alla focalizzazione della luce da parte di un telescopio o microscopio.
La scoperta, apparsa su Nature Communications , potrebbe essere utilizzato per diagnosticare le proprietà del plasma, inclusi gli "tsunami solari" generati dalle eruzioni solari, e nello studio della focalizzazione delle onde del plasma provenienti da altri sistemi astronomici.
La corona solare è la parte più esterna dell'atmosfera solare, una regione costituita da anelli di plasma magnetico e eruzioni solari. Costituito principalmente da ioni ed elettroni carichi, si estende per milioni di chilometri nello spazio e ha una temperatura di oltre un milione di Kelvin ed è particolarmente evidente durante un'eclissi solare totale, quando viene chiamato "anello di fuoco".
Le onde magnetoidrodinamiche nella corona sono oscillazioni in fluidi elettricamente carichi influenzati dai campi magnetici del sole. Svolgono un ruolo fondamentale nella corona, riscaldando il plasma coronale, accelerando il vento solare e generando potenti eruzioni solari che lasciano la corona e viaggiano nello spazio.
In precedenza sono stati osservati mentre subiscono tipici fenomeni ondulatori come rifrazione, trasmissione e riflessione nella corona, ma fino ad ora non sono stati osservati mentre erano focalizzati.
Utilizzando osservazioni ad alta risoluzione del Solar Dynamics Observatory, un satellite della NASA che osserva il sole dal 2010, un gruppo di ricerca composto da scienziati di diverse istituzioni cinesi e uno dal Belgio ha analizzato i dati di un brillamento solare del 2011.
Il brillamento ha suscitato perturbazioni quasi periodiche di grande intensità che si sono mosse lungo la superficie solare. Una forma di onde magnetoidrodinamiche, i dati hanno rivelato una serie di fronti d'onda a forma di arco con il centro del brillamento al centro.
Questo treno d'onde si propagava verso il centro del disco solare e si muoveva attraverso un buco coronale, una regione di plasma relativamente freddo, a una latitudine bassa rispetto all'equatore del sole, a una velocità di circa 350 chilometri al secondo.
Un buco coronale è una regione temporanea di plasma freddo e meno denso nella corona solare; qui il campo magnetico del sole si estende nello spazio oltre la corona. Spesso il campo magnetico esteso ritorna alla corona in una regione di polarità magnetica opposta, ma a volte il campo magnetico consente al vento solare di fuggire nello spazio molto più rapidamente della velocità superficiale dell'onda.
In questa osservazione, mentre i fronti d’onda si muovevano attraverso il bordo più lontano del foro coronale, i fronti d’onda originali a forma di arco cambiavano in una forma anti-arco, con la curvatura invertita di 180 gradi, da curva verso l’esterno a a forma di sella verso l’esterno. Convergono quindi in un punto focalizzato sul lato opposto del foro coronale, simile a un'onda luminosa che passa attraverso una lente convergente, con la forma del foro coronale che agisce come una lente magnetoidrodinamica.
Simulazioni numeriche utilizzando le proprietà delle onde, della corona e del foro coronale hanno confermato che la convergenza era il risultato atteso.
Il gruppo è stato in grado di determinare la variazione di ampiezza e intensità delle onde solo dopo che il treno d'onde, la serie di fronti d'onda in movimento, è passato attraverso il foro coronale.
Come previsto, l'intensità (ampiezza) delle onde magnetoidrodinamiche è aumentata dal foro al punto focale da due a sei volte, e la densità del flusso di energia è aumentata di un fattore pari a quasi sette dalla regione di pre-focalizzazione alla regione vicino al fuoco. punto, dimostrando che anche il foro coronale focalizza l'energia, proprio come una lente telescopica convessa.
Il punto focale era a circa 300.000 km dal bordo del foro coronale, ma la messa a fuoco non è perfetta perché la forma del foro coronale non è esatta. È quindi prevedibile che questo tipo di lente magnetoidrodinamica si verifichi con formazioni planetarie, stellari e galattiche, proprio come la lente gravitazionale della luce (di molte lunghezze d'onda) che è stata osservata attorno ad alcune stelle.
Sebbene siano stati precedentemente osservati fenomeni delle onde magnetoidrodinamiche solari come la rifrazione, la trasmissione e la riflessione nella corona, questo è il primo effetto di lente di tali onde che è stato osservato direttamente. Si ritiene che l'effetto lente sia dovuto a bruschi cambiamenti (gradienti) della temperatura della corona, della densità del plasma e dell'intensità del campo magnetico solare al confine del foro coronale, nonché alla particolare forma del foro.
Detto ciò, le simulazioni numeriche hanno spiegato l'effetto lente attraverso i metodi dell'acustica geometrica classica, utilizzati per spiegare il comportamento delle onde sonore, simili all'ottica geometrica delle onde luminose.
"Il buco coronale agisce come una struttura naturale per focalizzare l'energia dell'onda magnetoidrodinamica, simile al libro scientifico [e al film] 'Il problema dei tre corpi', in cui il sole è usato come amplificatore di segnale", ha detto il co- autore Ding Yuan dello Shenzhen Key Laboratory of Numerical Prediction for Space Storm presso l'Harbin Institute of Technology nel Guangdong, Cina.
