Supra-Arcade-Abflüsse, die bei einem Flare am 18. Juni 2015 beobachtet wurden. (NASA SDO) Wir könnten endlich eine Erklärung für die mysteriösen Schatten fallender Materie in der Sonnenatmosphäre haben, die bei Sonneneruptionen beobachtet werden.
Erste 1999 entdeckt Es wurde angenommen, dass diese mysteriösen Schattenstreifen – die als „abwärts wandernde dunkle Hohlräume“ bezeichnet werden – mit den Wechselwirkungen des Magnetfelds zusammenhängen, die Sonneneruptionen auslösen. Nun haben Sonnenphysiker herausgefunden, dass das nicht wirklich der Fall ist; vielmehr sind diese „supra-arkadenförmigen Abwärtsströmungen“ das Ergebnis von Flüssigkeitswechselwirkungen im Sonnenplasma.
Das Phänomen ist den Strukturen sehr ähnlich, die an den Schockgrenzflächen in Supernova-Überresten beobachtet werden, wo Instabilitäten auch zu langen, fingerähnlichen Strukturen führen. Der Befund wird uns helfen, das wilde Verhalten unserer turbulenten Sonne besser zu verstehen.
Die Vorstellung, dass die Strukturen etwas mit dem magnetischen Feld der Sonne zu tun haben könnten, ist nicht abwegig, da die äußerst komplizierten und chaotischen Magnetfelder der Sonne zunächst einmal Flares erzeugen.
Unser Stern ist eine brodelnde, turbulente Kugel aus unglaublich heißem Plasma, einer Flüssigkeit aus geladenen Teilchen, die stark mit elektromagnetischen Kräften interagiert. Da die Sonne eine Kugel ist, dreht sich die Äquatoroberfläche schneller als die Pole. Dadurch entsteht das solare Magnetfeld immer verwirrter , was wiederum starke lokalisierte Magnetfelder überall auf der Sonne erzeugen kann, wodurch die Sonnenflecken geöffnet werden, aus denen Fackeln entstehen.
In diesen lokalisierten Magnetfeldern können die Feldlinien chaotisch werden. An den Wurzeln von Sonneneruptionen verbinden sich entgegengesetzte Linien, brechen zusammen und verbinden sich wieder. Starke elektrische Stromströme erstrecken sich auch über die Kernregion der Sonneneruption. Diese magnetische Wiederverbindung führt zur Freisetzung von Energie und zur Beschleunigung der Elektronen auf relativistische Geschwindigkeiten.
„Auf der Sonne gibt es viele Magnetfelder, die in alle Richtungen zeigen. „Schließlich werden die Magnetfelder so weit zusammengedrängt, dass sie sich neu konfigurieren und viel Energie in Form einer Sonneneruption freisetzen“, sagte die Astronomin Kathy Reeves des Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.
„Es ist, als würde man ein Gummiband ausdehnen und es in der Mitte durchschneiden.“ Es ist beansprucht und dünn gedehnt, also wird es zurückschnellen.'
Supra-Arkaden-Abflüsse, eingebettet in fächerartige Strukturen, ähneln stark den vorhergesagten Wiederverbindungsabflüssen, die in Simulationen der Magnetohydrodynamik – der Bewegung elektrisch leitender Flüssigkeiten – beobachtet wurden. Allerdings gibt es ein großes Problem: Sie sind etwa 15 Prozent langsamer als die simulierten Abflüsse, was für Wissenschaftler schwierig zu lösen war.
Ein Forscherteam unter der Leitung des Astronomen Chengcai Shen vom Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics wollte dieser seltsamen Diskrepanz auf den Grund gehen und nahm daher Bilder der Abflüsse vom weltraumgestützten Solar Dynamics Observatory der NASA auf und untersuchte sie sorgfältig.
Anschließend führten sie Simulationen von Sonneneruptionen durch und verglichen diese mit den Beobachtungsdaten. Sie fanden heraus, dass die magnetische Wiederverbindung nicht für den Großteil der Schatten verantwortlich ist.
Wenn die Abwärtsströme der magnetischen Wiederverbindung auf die geschlossenen Magnetfeldschleifen der Fackel treffen, erzeugen sie vielmehr einen Abbruchschock. Supra-Arkaden-Abwärtsströmungen bilden sich spontan in der turbulenten Grenzflächenregion unterhalb des Abschlussschocks und sind das Ergebnis der Wechselwirkung von Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte – wie Öl und Wasser, stellten die Forscher fest.
Diese Grenzflächenregion ähnelt der Region zwischen zwei Vorwärts- und Rückwärtsschocks in einem Supernova-Überrest, in der auch fingerartige Strukturen zu finden sind.
„Diese dunklen, fingerähnlichen Hohlräume sind in Wirklichkeit ein Mangel an Plasma.“ „Die Dichte ist dort viel geringer als im umgebenden Plasma“, sagte Reeves .
Die Ergebnisse zeigen, dass die Grenzflächenregion möglicherweise komplexer ist als wir dachten, was uns helfen könnte zu verstehen, wie magnetische Energie bei Sonneneruptionen freigesetzt wird. Das Team plant, weiterhin 3D-Simulationen von Sonnenphänomenen durchzuführen, um weitere Untersuchungen durchzuführen.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie .