Laboratóriumi kísérlet segíthet megfejteni a Nap egyik legnagyobb rejtélyét
A Nap látható felszínének hőmérséklete körülbelül 5500–6000 Celsius-fok, a fölötte elhelyezkedő külső légkör, a korona hőmérséklete azonban az egymillió Celsius-fokot is meghaladhatja. A jelenség magyarázata évtizedek óta foglalkoztatja a tudósokat, kínai kutatók most laboratóriumi kísérlettel vizsgáltak egy lehetséges mechanizmust.
A Wei Sun, a Kínai Atomenergia-kutató Intézet munkatársa és Yongli Ping, a Pekingi Tanárképző Egyetem kutatója által vezetett csapat azt vizsgálta, hogyan indulhatnak el a Nap légkörét fűtő apró energiakitörések, az úgynevezett nanoflerek. Az elmélet szerint ezek a kis események együttesen jelentős mennyiségű hőt termelhetnek. A kutatás eredményeit a Physical Review Letters című tudományos folyóiratban publikálták.
A sanghaji Shenguang-II lézerlétesítményben a kutatók négy, egymást átfedő lézernyalábbal bombáztak egy finoman hullámos felületű műanyag céltárgyat. A lézerimpulzusok mindössze egymilliárdod másodpercig tartottak, és a céltárgy anyagából plazmát hoztak létre. A táguló plazma és a környező, ritkább közeg határán kialakuló hullámok idővel ujj- és gombaszerű alakzatokká fejlődtek, ezt a jelenséget Rayleigh–Taylor-instabilitásnak nevezik.
Az így létrejövő plazmaszerkezetek körül mágneses mezők alakultak ki, amelyek szomszédos területeken ellentétes irányúak voltak. A számítógépes szimulációk szerint az alakzatok növekedése közelebb hozta egymáshoz ezeket a mezőket, lehetővé téve a mágneses átkapcsolódást, amellyel a mágneses energia hővé alakulhat, és felmelegítheti a plazmát.
A kutatók egy sima felületű műanyag céltárggyal is megismételték a kísérletet, hogy összehasonlítsák az eredményeket. A kibocsátott röntgensugárzás elemzése alapján a hullámos felszínnel végzett kísérletben az elektronok csúcshőmérséklete körülbelül 820 ezer Celsius-foknak felelt meg, nagyjából kétszerese volt a sima céltárgynál mért értéknek. Egy olyan számítógépes szimulációban pedig, amelyben megakadályozták a mágneses mezők kialakulását, a többletmelegedés nagyrészt eltűnt.
A kutatók szerint a Nap koronájában is létrejöhetnek hasonló körülmények, például amikor a viszonylag hideg, sűrű plazma a mágneses erővonalak mentén visszahullik a Nap felé. Ezt a jelenséget koronális esőnek nevezik, és olyan határfelületeket hozhat létre, ahol hasonló instabilitások alakulhatnak ki.
A kísérlet ugyanakkor nem reprodukálta teljes egészében a napkoronában zajló folyamatokat: a laboratóriumi plazma jóval sűrűbb volt, az események pedig sokkal rövidebb idő alatt mentek végbe. Az eredmények ezért egy lehetséges fűtési mechanizmust támasztanak alá, de önmagukban nem bizonyítják, hogy ez mekkora szerepet játszik a Nap külső légkörének felmelegítésében. Ennek megállapításához további megfigyelésekre és kísérletekre lesz szükség.
