Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van Dr.Li Yan van de Yunnan Observatoria van de Chinese Academie van Wetenschappen stelde een nieuwe manier voor om de kleinschalige magnetische velden in de zonneatmosfeer te onderzoeken door de frequenties van de p-modus oscillaties van de zon te analyseren, en ontdekte dat de kleinschalige magnetische luifels een globaal verbindende laag in de zonnefotosfeer kunnen vormen, die nog niet eerder is erkend. De resultaten werden online gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

1962, Leighton et al. vond talrijke oscillaties van perioden van ongeveer vijf minuten op de fotosfeer van de zon. Waarnemingen en theoretische studies hebben aangetoond dat deze oscillaties de eigenmodes zijn van globale oscillaties van de zon, vergelijkbaar met staande geluidsgolven, en aangeduid als de p-mode oscillaties van de zon.

Eerdere studies over de p-mode oscillaties van de zon laten zien dat de berekende frequenties op basis van de standaard zonnemodellen systematisch afwijken van de waargenomen frequenties van de corresponderende oscillatiemodes, en de grootste frequentieafwijking kan 20 μHz zijn.

Omdat de fysieke structuur nabij het oppervlak van de zon de hoogfrequente oscillatiemodus meer beïnvloedt dan de laagfrequente, deze systematische afwijking staat bekend als het bijna-oppervlakte-effect. Recente studies suggereerden dat het effect van turbulente convectie op de fysieke structuur rond de fotosfeer van de zon verantwoordelijk zou kunnen zijn voor dit bijna-oppervlakte-effect. Stellaire modellen die rekening houden met het effect van turbulente convectie kunnen de maximale afwijking verminderen tot ongeveer 3 μHz.

De kleinschalige magnetische velden in het stille gebied van de zonneschijf zijn een belangrijke bouwsteen van het zonnemagneetveld. Door hun kleine afmetingen, ze zijn niet te zien in de gewone zonne-magnetogrammen, en worden vaak "verborgen magnetische velden" genoemd. De waarnemingen van de Solar Optical Telescope aan boord van de Hinode-satelliet laten zien dat de horizontale component een gemiddelde sterkte heeft van ongeveer 55 gauss en de verticale component een typische sterkte van ongeveer 11 gauss.

3D magneto-hydrodynamische simulaties tonen aan dat de convectieve beweging het voorheen uniform verdeelde magnetische veld omhoog kan duwen, resulterend in de vorming van horizontale magnetische linten op een hoogte van 400~500 kilometer boven de basis van de fotosfeer. Deze magnetische linten worden soms de "kleinschalige magnetische luifel" genoemd.

In dit werk, de onderzoekers introduceerden de magnetische velden en de magnetische druk in het model van de zonneatmosfeer, en onderzocht het effect ervan op de voortplanting van de p-mode-oscillaties van de zon in de zonneatmosfeer door de locatie van het magnetische veld en de grootte van de magnetische druk aan te passen.

Het is gebleken dat de kleinschalige magnetische luifels die worden onthuld door de driedimensionale numerieke simulaties niet willekeurig kunnen worden verdeeld in de zonneatmosfeer, maar eerder om in horizontale richting aan elkaar te worden gelast om een ​​kleinschalige magnetische luifellaag te vormen.

Als resultaat, de magnetische veldsterkte zal toenemen bij het passeren van deze kleinschalige magnetische luifellaag, wat leidt tot een snelle stijging van de magnetische druk en de daarmee gepaard gaande snelle daling van de gasdruk. De p-mode oscillatiegolven die zich vanuit het binnenste van de zon voortplanten, zullen op deze plaats volledig worden weerkaatst, waardoor op equivalente wijze de holte van de p-mode-oscillaties wordt vergroot.

De onderzoekers vergeleken de theoretische frequenties van de p-mode oscillaties met de waargenomen frequenties van de corresponderende modes, en ontdekte dat de maximale afwijking slechts ongeveer 0,5 μHz is, wat veel beter is dan de resultaten van andere modellen. De afgeleide magnetische veldintensiteit is ongeveer 90 gauss, wat overeenkomt met de waargenomen resultaten.

Tegelijkertijd, de hoogte van de kleinschalige magnetische luifellaag afgeleid uit het huidige model is ongeveer 630 kilometer hoog in de fotosfeer, wat consistent is met de hoogte van de kleinschalige magnetische luifel die wordt gegeven door enkele driedimensionale numerieke simulaties.

De ontdekking van een kleinschalige magnetische luifellaag is niet alleen een grote stap in de richting van het eindelijk oplossen van het al lang bestaande probleem van het bijna-oppervlakte-effect van de p-modus-oscillaties van de zon, maar biedt ook een cruciale aanwijzing voor een beter begrip van de fysieke structuur van de fotosfeer van de zon en de oorsprong van de magnetische velden van de zon.