Por qué la corona del Sol alcanza temperaturas de varios millones de grados Celsius es uno de los grandes misterios de la física solar. Un rastro "caliente" para explicar este efecto conduce a una región de la atmósfera solar justo debajo de la corona, donde las ondas sonoras y ciertosLas ondas de plasma viajan a la misma velocidad. En un experimento con rubidio de metal alcalino fundido y campos magnéticos altos pulsados, un equipo del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR, un laboratorio nacional alemán, ha desarrollado un modelo de laboratorio y para elconfirmó experimentalmente por primera vez el comportamiento teóricamente predicho de estas ondas de plasma, las llamadas ondas de Alfvén, como informan los investigadores en la revista Cartas de revisión física .
A 15 millones de grados Celsius, el centro de nuestro Sol es inimaginablemente caliente. En su superficie, emite su luz a unos 6.000 grados Celsius comparativamente moderados.la corona del Sol suprayacente ", dice el Dr. Frank Stefani. Su equipo lleva a cabo una investigación en el Instituto de Dinámica de Fluidos HZDR sobre la física de los cuerpos celestes, incluida nuestra estrella central. Para Stefani, el fenómeno del calentamiento de la corona sigue siendo uno de los grandes misteriosde la física solar, una que sigue corriendo por su mente en forma de una pregunta muy simple: "¿Por qué la olla está más caliente que la estufa?"
El hecho de que los campos magnéticos desempeñen un papel dominante en el calentamiento de la corona del Sol es ahora ampliamente aceptado en la física solar. Sin embargo, sigue siendo controvertido si este efecto se debe principalmente a un cambio repentino en las estructuras del campo magnético en el plasma solar oa la amortiguación dediferentes tipos de ondas. El nuevo trabajo del equipo de Dresde se centra en las llamadas ondas de Alfvén que se producen por debajo de la corona en el plasma caliente de la atmósfera solar, que está impregnado de campos magnéticos. Los campos magnéticos que actúan sobre las partículas ionizadas deel plasma se asemeja a una cuerda de guitarra, cuya ejecución desencadena un movimiento ondulatorio. Así como el tono de una cuerda rasgada aumenta con su tensión, la frecuencia y velocidad de propagación de la onda Alfvén aumenta con la fuerza del campo magnético.
"Justo debajo de la corona solar se encuentra el llamado dosel magnético, una capa en la que los campos magnéticos se alinean en gran parte paralelos a la superficie solar. Aquí, el sonido y las ondas de Alfvén tienen aproximadamente la misma velocidad y, por lo tanto, pueden transformarse fácilmente entre sí.Queríamos llegar exactamente a este punto mágico, donde comienza la transformación similar a un choque de la energía magnética del plasma en calor ", dice Stefani, describiendo el objetivo de su equipo.
¿Un experimento peligroso?
Poco después de su predicción en 1942, las ondas de Alfvén habían sido detectadas en los primeros experimentos de metal líquido y luego estudiadas en detalle en elaboradas instalaciones de física de plasma. Solo las condiciones del dosel magnético, consideradas cruciales para el calentamiento por corona, permanecieron inaccesibles para los experimentadores.Hasta ahora. Por un lado, en grandes experimentos con plasma, la velocidad de Alfvén es típicamente mucho más alta que la velocidad del sonido. Por otro lado, en todos los experimentos de metal líquido hasta la fecha, ha sido significativamente menor. La razón de esto:la intensidad del campo magnético relativamente baja de las bobinas superconductoras comunes con un campo constante de aproximadamente 20 tesla.
Pero, ¿qué pasa con los campos magnéticos pulsados, como los que se pueden generar en el Laboratorio de Alto Campo Magnético HLD de Dresde del HZDR con valores máximos de casi 100 tesla? Esto corresponde a aproximadamente dos millones de veces la fuerza del campo magnético de la Tierra:¿Permitirían estos campos extremadamente altos que las ondas de Alfvén atraviesen la barrera del sonido? Al observar las propiedades de los metales líquidos, se sabía de antemano que el rubidio de metal alcalino en realidad alcanza este punto mágico ya en 54 tesla.
Pero el rubidio se enciende espontáneamente en el aire y reacciona violentamente con el agua. Por lo tanto, el equipo inicialmente tenía dudas sobre si un experimento tan peligroso era aconsejable. Las dudas se disiparon rápidamente, recuerda el Dr. Thomas Herrmannsdörfer del HLD: "Nuestra energíaEl sistema de suministro para operar los imanes de pulso convierte 50 megajulios en una fracción de segundo; con eso, teóricamente podríamos hacer que un avión comercial despegue en una fracción de segundo. Cuando les expliqué a mis colegas que una milésima de esta cantidadde la energía química del rubidio líquido no me preocupa mucho, sus expresiones faciales se iluminaron visiblemente. "
Pulsado a través de la barrera magnética del sonido
Sin embargo, todavía era un camino rocoso para el éxito del experimento. Debido a las presiones de hasta cincuenta veces la presión atmosférica generada en el campo magnético pulsado, la masa fundida de rubidio tuvo que encerrarse en un recipiente resistente de acero inoxidable, queun químico experimentado, sacado de su retiro, fue a llenar. Al inyectar corriente alterna en el fondo del recipiente y al mismo tiempo exponerlo al campo magnético, finalmente fue posible generar ondas Alfvén en la masa fundida, cuyo movimiento ascendente se midió enla velocidad esperada.
La novedad: mientras que hasta la intensidad del campo mágico de 54 tesla todas las mediciones estuvieron dominadas por la frecuencia de la señal de corriente alterna, exactamente en este punto apareció una nueva señal con frecuencia dividida a la mitad. Este repentino período de duplicación estaba en perfecto acuerdo con elpredicciones teóricas. Las ondas de Alfvén del equipo de Stefani habían atravesado la barrera del sonido por primera vez. Aunque no todos los efectos observados pueden explicarse con tanta facilidad, el trabajo aporta un detalle importante para resolver el rompecabezas del calentamiento de la corona solar.futuro, los investigadores están planeando análisis numéricos detallados y más experimentos.
La investigación sobre el mecanismo de calentamiento de la corona solar también se está llevando a cabo en otros lugares: las sondas espaciales Parker Solar Probe y Solar Orbiter están a punto de obtener nuevos conocimientos a corta distancia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: el contenido puede editarse por estilo y longitud.
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