Niets lijkt vertrouwder dan de zon aan de hemel. Maar mysterieuze wervelingen, jets, en krachtige lichtflitsen die wetenschappers niet kunnen verklaren, komen voortdurend voor in de buitenste atmosfeer van de zon. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) hebben inzicht gekregen in deze raadselachtige verschijnselen.

Krachtige computers gebruiken om de zonneatmosfeer te simuleren, of corona, ontdekten de onderzoekers dat de wervelingen en flitsen van röntgenlicht, samen bekend als een coronale jets, kan worden veroorzaakt door klodders plasma die uit de zon komen in bolvormen die lijken op magnetische vormen die bekend staan ​​als sferomaks. "Dit onderzoek bevestigt de ingevingen van PPPL-natuurkundige Masaaki Yamada, wie als eerste op het idee kwam, " zei Joshua Latham, eerste auteur van de paper die de resultaten rapporteert in Fysica van plasma's .

Latham voltooide het onderzoek als onderdeel van zijn afstudeerscriptie voor de afdeling natuurkunde terwijl hij een student was aan de Princeton University. Momenteel is hij een doctoraatsstudent bij de afdeling Nuclear Engineering and Radiological Sciences van de University of Michigan.

Grote coronale stralen, hoewel afkomstig van 93 miljoen mijl afstand op de zon, kan ons hier op aarde beïnvloeden. De jets kunnen bijdragen aan uitstortingen van deeltjes die bekend staan ​​als de zonnewind en die de buitenste atmosfeer van onze planeet kunnen raken en interfereren met communicatiesatellieten en elektriciteitsnetten. Kleinere straaljagers, die worden bestudeerd aan de PPPL, ook bijdragen aan de zonnewind, en samen met uitbarstingen van röntgenlicht kan het helpen de corona te verwarmen. Elk inzicht in hoe de jets zich vormen, zou wetenschappers kunnen helpen om hun optreden te voorspellen en de aarde voor te bereiden op hun impact.

De simulaties geven aan dat zich vóór de coronale stralen een koepelvormige magnetische structuur vormt op het oppervlak van de zon. Vervolgens, magnetische veldlijnen aan de onderkant van de structuur komen los van het zonneoppervlak in een proces dat bekend staat als magnetische herverbinding, het uiteenvallen en gewelddadig opnieuw verbinden van magnetische velden die in het hele universum voorkomen.

Nu begint de koepel te kantelen. Zoals het dat doet, de bovenste magnetische veldlijnen raken de omringende lijnen en creëren een nieuwe ronde van herverbinding. Plasma in de koepel versnelt dan en geeft de opgeslagen magnetische energie vrij. "In essentie, deze resultaten tonen de fysieke processen die zouden moeten plaatsvinden om de flitsen van röntgenlicht te produceren, ' zei Latam.

"Eerdere simulaties hebben gesuggereerd dat coronale jets voortkomen uit herverbinding, maar niemand wist zeker hoe de magnetische configuratie aan het begin van het proces eruit zou zien, " zei hij. "Deze bevindingen geven aan dat een spheromak de oorspronkelijke structuur zou kunnen zijn, en dat het kantelen triggert de herverbinding."

Voor een wetenschapper die plasma bestudeert, de vierde toestand van materie bestaande uit oververhit gas dat elektriciteit geleidt, de zon is een natuurlijk onderwerp. "We bestuderen plasma hier bij PPPL, en sterren zijn gemaakt van plasma, " zei PPPL-natuurkundige Elena Belova, die de computercode wijzigde die de simulatie produceerde en samen met Yamada toezicht hield op het project van Latham. "En als je plasma en sterren wilt bestuderen, het zou logisch zijn om de ster naast ons te bestuderen, " ze zei.

Natuurkundigen hebben ook sferomaks getest als een mogelijke manier om op aarde de fusie-energie te benutten die de zon en de sterren aandrijft. Fusion combineert lichte elementen in de vorm van plasma om enorme hoeveelheden energie te genereren. Wetenschappers proberen fusie na te bootsen voor een vrijwel onuitputtelijke stroomvoorziening om elektriciteit op te wekken.

Yamada en collega's zullen nu een PPPL-apparaat gebruiken dat bekend staat als het Magnetic Reconnection Experiment (MRX) om het spheromak-idee in een laboratorium te testen. De financiering van dat werk is een subsidie ​​van de National Aeronautics and Space Administration (NASA).