Jak wyjaśniają naukowcy z Queen Mary University of London, z koroną słoneczną specjaliści mają pewien kłopot. Otóż jest ona o wiele bardziej gorąca od wnętrza naszej dziennej gwiazdy, co od dawna dziwi ekspertów.

Ponadto, nieustanny wypływ plazmy i pól magnetycznych ze Słońca, znany jako wiatr słoneczny osiąga zadziwiająco wysokie prędkości.

Uważa się, że kluczową rolę w obu tych zjawiskach odgrywa tzw. dyssypacja turbulentna - proces, w którym energia mechaniczna przekształcana jest w ciepło. Jednak – podkreślają badacze – w pobliżu Słońca, w miejscu, gdzie cząstki plazmy zderzają się z sobą bardzo rzadko, dokładne mechanizmy tej dyssypacji pozostają tajemnicą.

Badanie oparte na danych dostarczonych przez sondę Parker Solar Probe może pomóc w rozwiązaniu tego problemu.

Ta zbudowana przez NASA sonda zbliżyła się do Słońca na odległość najmniejszą w historii wszystkich kosmicznych pojazdów, przelatując bezpośrednio przez słoneczną atmosferę. Zagadki słonecznej atmosfery może wyjaśnić istnienie hipotetycznej jak dotąd tzw. bariery skrętności. Mówiąc w uproszczeniu, to związana ze splątaniem pola magnetycznego słońca bariera, która hamuje rozpraszanie energii w pobliżu Słońca.

Nowe wyniki potwierdzają właśnie jej istnienie.

- Wynik ten jest ekscytujący, ponieważ potwierdzając obecność bariery skrętności, możemy wyjaśnić właściwości wiatru słonecznego, które wcześniej pozostawały niezrozumiałe. Dotyczy to także faktu, że jego protony są zazwyczaj gorętsze, niż elektrony. Lepsze zrozumienie dyssypacji turbulentnej może mieć również istotne znaczenie dla innych układów w astrofizyce – mówi Jack McIntyre, jeden z autorów publikacji, która ukazała się w piśmie „Physical Review X”.

Zespół zidentyfikował również konkretne warunki, w których bariera się pojawia. Odkrył, że w pełni się ona rozwija, gdy siła pola magnetycznego staje się odpowiednio duża w porównaniu do ciśnienia w plazmie. Staje się przy tym bardziej wyraźna, gdy wzrasta nierównowaga między tworzącymi turbulencje falami plazmy poruszającymi się w przeciwnych kierunkach.

Co istotne, warunki te są często spełniane w wietrze słonecznym blisko Słońca, gdzie obecnie prowadzi obserwacje sonda Parker Solar Probe.

Oznacza to, że opisane zjawisko powinno być powszechne.

- To ważna publikacja, ponieważ dostarcza jednoznacznych dowodów na istnienie bariery skrętności, co pozwala odpowiedzieć na długo nurtujące pytania dotyczące ogrzewania się korony słonecznej i przyspieszania wiatru słonecznego. Mowa o charakterystycznych rozkładach temperatur obserwowanych w atmosferze Słońca oraz zmienności różnych strumieni wiatru słonecznego. Dzięki temu możemy lepiej zrozumieć podstawowe procesy fizyczne związane z dyssypacją turbulentną, powiązania między zjawiskami w małej skali a globalnymi właściwościami heliosfery, a także trafniej przewidywać zjawiska pogody kosmicznej – zwraca uwagę jeden z badaczy, dr Christopher Chen.

Konsekwencje odkrycia wykraczają jednak poza Słońce. Otóż wiele gorących, rozproszonych skupisk plazmy we Wszechświecie również ma podobny charakter.

Zrozumienie, w jaki sposób energia przekształca się w ciepło w takich środowiskach, ma więc szerokie znaczenie dla astrofizyki.

Bezpośrednia obserwacja bariery skrętności w wietrze słonecznym stanowi unikalne naturalne laboratorium do badania tych złożonych procesów – podkreślają eksperci.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/