Οι περίεργες δίνες πλάσματος, που παρατηρήθηκαν στις πιο ευκρινείς εικόνες που έχουν καταγραφεί μέχρι σήμερα από τον ήλιο, βοηθούν να φωτιστούν οι βαθύτερες αιτίες του διαστημικού καιρού που απειλεί τη Γη, και όχι μόνοΜπορεί ένα άστρο να φαίνεται σαν μια σημειακή πηγή φωτός στον νυχτερινό ουρανό, αλλά στην πραγματικότητα, όπως στην περίπτωση του ήλιου μας, είναι μια βιαίως φλεγόμενη σφαίρα πυρακτωμένου πλάσματος που κυριαρχεί στον ουρανό της Γης. Τι γίνεται όμως με την πραγματική ορατή επιφάνεια ενός άστρου, την λεγόμενη φωτόσφαιρά του; Παρόλο που αυτό είναι το μόνο μέρος του ήλιου που μπορούμε να δούμε εύκολα, παραδόξως παραμένουμε στο σκοτάδι όσον αφορά τις μικρές λεπτομέρειες της φωτόσφαιρας.
Ένα πράγμα που γνώριζαν ήδη οι αστρονόμοι είναι ότι η φωτόσφαιρα του ήλιου λειτουργεί λίγο σαν μια κατσαρόλα με νερό που βράζει. Καθώς η θερμότητα ρέει από κάτω, κυψέλες μεταφοράς πλάτους εκατοντάδων έως λίγων χιλιάδων χιλιομέτρων, που ονομάζονται «κόκκοι», αναδύονται και κυματίζουν στην όψη του ήλιου, με κάθε κόκκο να πλαισιώνεται από «αυλακώσεις» που μοιάζουν με φαράγγια και σμιλεύονται από το πλάσμα που ρέει πίσω προς τα κάτω καθώς ψύχεται. Ισχυρά μαγνητικά πεδία διαπερνούν επίσης τη φωτόσφαιρα δημιουργώντας βρόχους, και εκεί που είναι ισχυρότερα, το πλάσμα ομαλοποιείται σχηματίζοντας πιο σκοτεινές, πιο ψυχρές «ηλιακές κηλίδες», οι οποίες περιστασιακά εξαπολύουν εκρήξεις πλάσματος και ακτινοβολίας που μπορούν να διαταράξουν τα διαστημόπλοια, τα δίκτυα ηλεκτροδότησης και τις παγκόσμιες τηλεπικοινωνίες. «Η παρατηρησιακή ηλιακή φυσική, από τις πρώτες παρατηρήσεις των ηλιακών κηλίδων μέχρι σήμερα, είναι ουσιαστικά η ιστορία της ανάλυσης των μαγνητικών στοιχείων – του σχήματος, του μεγέθους και της δυναμικής τους εξέλιξης», λέει ο David Kuridze, συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και αστρονόμος στο Εθνικό Ηλιακό Παρατηρητήριο (NSO) του NSF στο Boulder του Κολοράντο. «Για πρώτη φορά, αυτές οι παρατηρήσεις διαχώρισαν με ευκρίνεια τα όρια μεμονωμένων μαγνητικών στοιχείων. Τώρα γνωρίζουμε ότι αυτά τα όρια δεν είναι απλές, ομαλές ή τυχαία παραμορφωμένες άκρες, αλλά δυναμικά στροβιλιζόμενα μοτίβα». «Πρόκειται για μια σημαντική ανακάλυψη στην ηλιακή φυσική», αναφέρει ο Μιχάλης Μαθιουδάκης, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Queen’s στο Belfast, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. Η ομάδα «εντόπισε αυτή τη θεμελιώδη φυσική διαδικασία στις μικρότερες αστροφυσικές κλίμακες», ένα επίτευγμα που ισχύει όχι μόνο για τον ήλιο αλλά και για άλλα άστρα σε όλο το σύμπαν. Και παρόλο που η ανακάλυψη επιβεβαιώθηκε από μοντέλα υπολογιστών, προσθέτει, επειδή το αποτέλεσμα βασίζεται σε απλή, ξεκάθαρη απεικόνιση, «θα αντέξει στη δοκιμασία του χρόνου και θα είναι αδιαμφισβήτητο». Οι «μικροσκοπικές» δίνες, των οποίων το μέγεθος κυμαίνεται από περίπου 20 έως σχεδόν 200 χιλιόμετρα σε διάμετρο, προκύπτουν από ένα καλά μελετημένο φαινόμενο που ονομάζεται αστάθεια Kelvin-Helmholtz (KHI), το οποίο συμβαίνει όταν δύο ρευστά γλιστρούν το ένα δίπλα στο άλλο με διαφορετικές ταχύτητες. Η «διάτμηση» που προκύπτει στο όριο καθώς τα ρευστά αναμειγνύονται, δημιουργεί εντυπωσιακούς στροβίλους που μοιάζουν με κορυφές ωκεάνιων κυμάτων. Μπορείτε να τους δείτε στην Γη σε ορισμένους σχηματισμούς νεφών, ακόμη και στην κρέμα όταν την ανακατεύετε σε ένα φλιτζάνι καφέ. Για να καταφέρει να τους εντοπίσει στην ηλιακή φωτόσφαιρα, η ομάδα ώθησε το DKIST στα όριά του, εστιάζοντας στα περίχωρα μιας ηλιακής κηλίδας και αποκαλύπτοντας δεκάδες από αυτούς. Το κατόρθωμα, σύμφωνα με τον συν-συγγραφέα της μελέτης και ανώτερο επιστήμονα του NSO, Friedrich Wöger, ισοδυναμεί με το να βλέπεις μυρμήγκια να σέρνονται στην επιφάνεια της Γης από υψόμετρο 100 μιλίων (περίπου 160 χλμ). «Αναγνωρίσαμε αμέσως τις «χαρακτηριστικές δίνες» της KHI να αναπτύσσονται στα δεδομένα μας και ενθουσιαστήκαμε πάρα πολύ αμέσως!» λέει ο Wöger. «Αλλά φυσικά, αυτό δεν είναι αρκετό στο πλαίσιο της επιστημονικής έρευνας. Το να αποδείξεις ότι «κάτι που μοιάζει, περπατάει και κάνει σαν πάπια είναι όντως πάπια» είναι πολύ πιο δύσκολο». Στην δημοσίευσή της, η ομάδα συνέκρινε τις εικόνες του DKIST με τα αποτελέσματα αριθμητικών μοντέλων που χρησιμοποίησαν βασικές εξισώσεις της φυσικής για να προσομοιώσουν ένα τμήμα της φωτόσφαιρας και διαπίστωσε ότι τα μοντέλα αναπαρήγαγαν με ακρίβεια το πλήθος, την δυναμική και άλλα χαρακτηριστικά των στροβίλων KHI που παρατηρήθηκαν στον ήλιο. Οι θεωρητικοί υπέθεταν εδώ και δεκαετίες την ύπαρξη της KHI στη φωτόσφαιρα του ήλιου. Είχαν διατυπώσει το αξίωμα ότι το φαινόμενο θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάμειξη μαγνητισμένου και μη μαγνητισμένου πλάσματος, όταν για παράδειγμα οι καθοδικές ροές στις αυλακώσεις γλιστρούν δίπλα από τις ανοδικές ροές στους κόκκους. Αυτό θα μπορούσε να κάνει την KHI βασικό μέρος του τυρβώδους καταρράκτη μεταφοράς του ήλιου, ο οποίος εκτυλίσσεται σε έναν 11ετή κύκλο που καθορίζεται από την αύξηση και τη μείωση του αριθμού των ηλιακών κηλίδων. Εξίσου σημαντικό είναι ότι οι δίνες θα μπορούσαν να αποτελούν τον «κινητήρα» που επιτρέπει στις γραμμές του μαγνητικού πεδίου να μπερδεύονται, να συστρέφονται και τελικά να σπάνε σαν λαστιχάκια, δημιουργώντας τις εκρηκτικές εξάρσεις του ήλιου. Ο συνεχής στροβιλισμός και η συστροφή [των δινών KHI] είναι πιθανό να «πλέκουν» τα μαγνητικά πεδία σαν μαλλιά», αναφέρει ο Wöger. Αυτή η «πλέξη ροής» θεωρείται ότι συσσωρεύει ενέργεια, η οποία απελευθερώνεται ταχύτατα όταν οι γραμμές του πεδίου σπάνε και επανασυνδέονται σε νέες διατάξεις χαμηλότερης ενέργειας – αποβάλλοντας πλάσμα και ακτινοβολία με τη μορφή εκλάμψεων και πιδάκων που μπορούν να σαρώσουν τη Γη και άλλους κόσμους του ηλιακού συστήματος ως ακραία φαινόμενα διαστημικού καιρού. Η πλέξη μαγνητικής ροής αποτελεί επίσης μια κορυφαία εξήγηση για το αινιγματικό «πρόβλημα θέρμανσης του στέμματος» – το γεγονός ότι οι αραιωμένες εξωτερικές ατμόσφαιρες του ήλιου και άλλων άστρων είναι κατά κάποιον τρόπο εκατοντάδες φορές πιο θερμές από τις φωτόσφαιρές τους. Η ανακάλυψη αυτών των μικροσκοπικών δινών στον ήλιο είναι μόνο η αρχή, τονίζει ο Wöger. Περαιτέρω παρατηρήσεις με το DKIST θα αναζητήσουν περισσότερες από αυτές σε ευρύτερες εκτάσεις της φωτόσφαιρας. Επιπλέον, βελτιωμένα μοντέλα θα προσπαθήσουν να κατανοήσουν καλύτερα πώς αναδύονται και αν αποτελούν, πράγματι, τους κρίκους που λείπουν στην ακόμα μυστηριώδη διαδικασία της πλέξης ροής που διαμορφώνει εξίσου τον ήλιο και το ηλιακό σύστημα. διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: Spectacular images reveal never-before-seen whirlpools on the sun- https://www.scientificamerican.com/article/spectacular-images-reveal-never-before-seen-whirlpools-on-the-sun/ Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΔΙΑΣΤΗΜΑ
