Il sole sfida la comprensione scientifica convenzionale. La sua atmosfera superiore, noto come corona, è di molti milioni di gradi più calda della sua superficie. Gli astrofisici sono ansiosi di scoprire perché la corona è così calda, e gli scienziati del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno completato una ricerca che potrebbe far avanzare la ricerca.

Gli scienziati hanno scoperto che la formazione di bolle magnetiche note come plasmoidi in un fluido conduttore come il plasma, il caldo, Lo stato carico della materia composto da elettroni liberi e nuclei atomici di cui è fatto il sole può influenzare lo sviluppo della turbolenza all'interno del fluido. La turbolenza quindi influenza il modo in cui il calore scorre attraverso il sole e altri oggetti astrofisici.

Le nuove scoperte suggeriscono che la formazione di plasmoidi in fogli di corrente allungati all'interno del plasma aiuta a trasformare grandi vortici turbolenti in strutture più piccole simili a vortici. Questo processo crea strati di corrente elettrica intensa localizzata nel plasma che influenzano la velocità con cui l'energia magnetica si dissipa nel sole mentre fluisce verso la corona.

"Fino ad ora, nessuno aveva studiato mediante simulazione numerica diretta come i plasmoidi possono alterare lo spettro di energia turbolenta in un fluido conduttore, " ha affermato il fisico Chuanfei Dong del PPPL e del Dipartimento di Scienze Astrofisiche dell'Università di Princeton, autore principale della relazione dei risultati in Lettere di revisione fisica . "Le nostre simulazioni mostrano che in un fluido conduttore turbolento la formazione di bolle magnetiche fa sì che i vortici turbolenti passino da grandi scale a piccole scale in modo più efficiente di quanto si pensasse in precedenza".

La formazione di plasmoidi aiuta questa transizione rompendo i confini discreti dei fogli di correnti elettriche nel fluido conduttore, permettendo ai fogli di formarsi più piccoli, strutture simili a frattali.

I risultati si applicano non solo al sole, ma anche a oggetti astrofisici come i dischi di accrescimento, nuvole di polvere e roccia che circondano oggetti densi come i buchi neri e possono collassare in stelle e pianeti. "La dimensione del foglio corrente più piccola nella turbolenza magnetoidrodinamica può essere inferiore a quanto previsto in precedenza, "Dong ha detto. "Quindi i fogli di corrente diventano più intensi prima di dissiparsi. Di conseguenza, questo lavoro può fornire una comprensione di base delle scale a cui si verifica il riscaldamento coronale".

I ricercatori hanno eseguito le loro simulazioni su supercomputer in siti che vanno dal National Energy Research Scientific Computing Center, una struttura per gli utenti DOE, al supercomputer Cheyenne della National Science Foundation presso il National Center for Atmospheric Research. La ricerca futura potrebbe comportare l'espansione della simulazione per includere tre dimensioni. "Abbiamo iniziato in due dimensioni, ma il mondo reale è 3-D, "Dong ha detto. "Allora qual è l'immagine in 3-D? Finora, nessuno sa."