De zon tart het conventionele wetenschappelijke begrip. Zijn bovenste atmosfeer, bekend als de corona, is vele miljoenen graden heter dan het oppervlak. Astrofysici willen graag weten waarom de corona zo heet is, en wetenschappers van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) hebben onderzoek voltooid dat de zoektocht kan bevorderen.

De wetenschappers ontdekten dat de vorming van magnetische bellen, bekend als plasmoïden, in een geleidende vloeistof zoals plasma - het hete, geladen toestand van materie bestaande uit vrije elektronen en atoomkernen waaruit de zon is gemaakt, kan de ontwikkeling van turbulentie in de vloeistof beïnvloeden. De turbulentie beïnvloedt vervolgens hoe warmte door de zon en andere astrofysische objecten stroomt.

De nieuwe bevindingen suggereren dat de vorming van plasmoïden in langwerpige stroomplaten in het plasma helpt om grote turbulente wervelingen te veranderen in kleinere draaikolkachtige structuren. Dit proces creëert gelokaliseerde intense elektrische stroomplaten in het plasma die de snelheid beïnvloeden waarmee magnetische energie in de zon verdwijnt terwijl deze naar de corona stroomt.

"Tot nu, niemand had door directe numerieke simulatie onderzocht hoe plasmoïden het turbulente energiespectrum in een geleidende vloeistof kunnen veranderen, " zei natuurkundige Chuanfei Dong van PPPL en het Princeton University Department of Astrophysical Sciences, hoofdauteur van het rapport van de resultaten in Fysieke beoordelingsbrieven . "Onze simulaties laten zien dat in een turbulent geleidende vloeistof de vorming van magnetische bellen ervoor zorgt dat de turbulente wervelingen efficiënter overgaan van grote naar kleine schalen dan eerder werd gedacht."

De vorming van plasmoïden helpt deze overgang door de discrete grenzen van vellen elektrische stromen in de geleidende vloeistof uit elkaar te halen, waardoor de vellen kleiner worden, fractal-achtige structuren.

De bevindingen zijn niet alleen van toepassing op de zon, maar ook voor astrofysische objecten zoals accretieschijven - wolken van stof en gesteente die dichte objecten zoals zwarte gaten omcirkelen en kunnen instorten tot sterren en planeten. "De kleinste huidige plaatgrootte in magnetohydrodynamische turbulentie kan kleiner zijn dan eerder voorspeld, "Dong zei. "Dus de huidige lakens worden intenser voordat ze verdwijnen. Als resultaat, dit werk kan enig basisbegrip opleveren van de schalen waarop coronale verwarming optreedt."

Onderzoekers voerden hun simulaties uit op supercomputers op locaties variërend van het National Energy Research Scientific Computing Center, een DOE-gebruikersfaciliteit, aan de Cheyenne-supercomputer van de National Science Foundation in het National Center for Atmospheric Research. Toekomstig onderzoek zou kunnen betekenen dat de simulatie wordt uitgebreid met drie dimensies. "We zijn begonnen in twee dimensies, maar de echte wereld is 3D, ' zei Dong. 'Dus wat is de afbeelding in 3D? Tot dusver, niemand weet."