In het roterende plasma van de zon is een voorheen niet waargenomen mechanisme aan het werk:een magnetische instabiliteit, waarvan wetenschappers hadden gedacht dat het onder deze omstandigheden fysiek onmogelijk was. Het effect zou zelfs een cruciale rol kunnen spelen bij de vorming van het magnetische veld van de zon, zeggen onderzoekers van Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), de Universiteit van Leeds en het Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) in het tijdschrift Fysieke beoordeling Vloeistoffen .

Net als een enorme dynamo, het magnetische veld van de zon wordt opgewekt door elektrische stromen. Om dit zelfversterkende mechanisme beter te begrijpen, onderzoekers moeten de processen en stromen in het zonneplasma ophelderen. Verschillende rotatiesnelheden in verschillende regio's en complexe stromingen in het binnenste van de zon vormen samen het magnetische veld. In het proces, ongebruikelijke magnetische effecten kunnen optreden, zoals deze nieuw ontdekte magnetische instabiliteit.

Onderzoekers hebben de term "Super HMRI" bedacht voor dit onlangs waargenomen speciale geval van magnetorotationele instabiliteit (MRI). Het is een magnetisch mechanisme dat ervoor zorgt dat de roterende, elektrisch geleidende vloeistoffen en gassen in een magnetisch veld onstabiel worden. Het bijzondere aan dit geval is dat de Super HMRI precies dezelfde omstandigheden vereist als in het plasma dicht bij de zonne-evenaar - de plaats waar astrofysici de meeste zonnevlekken waarnemen en, dus, de grootste magnetische activiteit van de zon. Tot dusver, echter, deze instabiliteit in de zon was volledig onopgemerkt gebleven en is nog niet geïntegreerd in modellen van de zonnedynamo.

Het is, niettemin, bekend dat magnetische instabiliteiten van cruciaal belang zijn bij veel processen in het universum. Sterren en planeten, bijvoorbeeld, worden gegenereerd door grote roterende schijven van stof en gas. Bij afwezigheid van een magnetisch veld, dit proces zou onverklaarbaar zijn. Magnetische instabiliteiten veroorzaken turbulentie in de stromingen in de schijven en zorgen er zo voor dat de massa kan samenklonteren tot een centraal object. Als een rubberen band, het magnetische veld verbindt aangrenzende lagen die met verschillende snelheden roteren. Het versnelt de langzame materiedeeltjes aan de randen en vertraagt ​​de snelle aan de binnenkant. Daar is de middelpuntvliedende kracht niet sterk genoeg en stort de materie in het centrum in. Bij de zonne-evenaar gedraagt ​​het zich precies andersom. De binnenste lagen bewegen langzamer dan de buitenste. Tot nu toe, experts hadden een dergelijk stromingsprofiel als fysiek zeer stabiel beschouwd.

De onderzoekers van HZDR, de Universiteit van Leeds en AIP besloten het alsnog grondiger te onderzoeken. In het geval van een cirkelvormig magnetisch veld, ze hadden al berekend dat zelfs wanneer vloeistoffen en gassen aan de buitenkant sneller roteren, magnetische instabiliteit kan optreden. Echter, alleen onder onrealistische omstandigheden:de rotatiesnelheid zou te sterk naar de buitenrand toe moeten toenemen.

Een andere benadering proberen, ze baseerden hun onderzoek nu op een spiraalvormig magnetisch veld. "We hadden geen hoge verwachtingen, maar toen stonden we voor een echte verrassing, "HZDR's Dr. Frank Stefani herinnert zich - omdat de magnetische instabiliteit al kan optreden wanneer de snelheid tussen de roterende plasmalagen slechts een klein beetje toeneemt - wat gebeurt in het gebied van de zon dat zich het dichtst bij de evenaar bevindt.

"Deze nieuwe instabiliteit zou een belangrijke rol kunnen spelen bij het genereren van het magnetische veld van de zon, " schat Stefani. "Maar om het te bevestigen, moeten we eerst verdere numeriek gecompliceerde berekeningen doen." Prof. Günther Rüdiger van AIP voegt toe:"Astrofysici en klimaatonderzoekers hopen nog steeds de cyclus van zonnevlekken beter te begrijpen. Misschien zal de 'Super HMRI' die we nu hebben gevonden ons een beslissende stap vooruit brengen. We zullen het bekijken."

Met zijn verschillende specialismen in magnetohydrodynamica en astrofysica, het interdisciplinaire onderzoeksteam heeft magnetische instabiliteiten onderzocht - in het laboratorium, op papier en met behulp van geavanceerde simulaties - al meer dan 15 jaar. De wetenschappers willen fysieke modellen verbeteren, kosmische magnetische velden begrijpen en innovatieve batterijen van vloeibaar metaal ontwikkelen. Dankzij een nauwe samenwerking, in 2006, ze slaagden erin om de theorie van magnetorotationele instabiliteit voor de eerste keer experimenteel te bewijzen. Ze plannen nu de test voor de speciale vorm die ze in theorie hebben voorspeld:in een grootschalig experiment dat momenteel wordt opgezet in het DRESDYN-project bij HZDR, ze willen deze magnetische instabiliteit in het lab bestuderen.