En tidigare oobserverad mekanism är igång i solens roterande plasma:en magnetisk instabilitet, vilket forskarna trodde var fysiskt omöjligt under dessa förhållanden. Effekten kan till och med spela en avgörande roll i bildandet av solens magnetfält, säger forskare från Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), University of Leeds och Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) i tidskriften Fysisk granskning Vätskor .

Precis som en enorm dynamo, solens magnetfält genereras av elektriska strömmar. För att bättre förstå denna självförstärkande mekanism, forskare måste belysa processerna och flödena i solplasman. Olika rotationshastigheter i olika regioner och komplexa flöden i solens inre kombineras för att generera magnetfältet. I processen, ovanliga magnetiska effekter kan uppstå - som denna nyligen upptäckta magnetiska instabilitet.

Forskare har myntat termen "Super HMRI" för detta nyligen observerade specialfall av magnetrotationsinstabilitet (MRI). Det är en magnetisk mekanism som orsakar roterande, elektriskt ledande vätskor och gaser i ett magnetfält blir instabila. Det speciella med det här fallet är att Super HMRI kräver exakt samma förhållanden som råder i plasman nära solens ekvator – den plats där astrofysiker observerar flest solfläckar och, Således, solens största magnetiska aktivitet. Än så länge, dock, denna instabilitet i solen hade gått helt obemärkt förbi och är ännu inte integrerad i modeller av soldynamon.

Det är, ändå, känt att magnetiska instabiliteter är avgörande för många processer i universum. Stjärnor och planeter, till exempel, genereras av stora roterande skivor av damm och gas. I frånvaro av ett magnetfält, denna process skulle vara oförklarlig. Magnetiska instabiliteter orsakar turbulens i flödena inuti skivorna och gör att massan kan agglomerera till ett centralt föremål. Som ett gummiband, magnetfältet förbinder närliggande lager som roterar med olika hastigheter. Det accelererar de långsamma partiklarna av materia vid kanterna och saktar ner de snabba på insidan. Där är centrifugalkraften inte tillräckligt stark och materien kollapsar in i mitten. Nära solens ekvator beter sig precis tvärtom. De inre lagren rör sig långsammare än de yttre. Tills nu, experter hade ansett denna typ av flödesprofil vara fysiskt extremt stabil.

Forskarna vid HZDR, University of Leeds och AIP beslutade ändå att undersöka det mer ingående. I fallet med ett cirkulärt magnetfält, de hade redan räknat ut att även när vätskor och gaser roterade snabbare på utsidan, magnetisk instabilitet kan uppstå. Dock, endast under orealistiska förhållanden:rotationshastigheten skulle behöva öka för kraftigt mot ytterkanten.

Försöker ett annat tillvägagångssätt, de baserade nu sina undersökningar på ett spiralformat magnetfält. "Vi hade inga stora förväntningar, men då fick vi en verklig överraskning, "HZDR:s Dr. Frank Stefani minns - eftersom den magnetiska instabiliteten redan kan uppstå när hastigheten mellan de roterande plasmalagren bara ökar något - vilket händer i området av solen närmast ekvatorn.

"Denna nya instabilitet kan spela en viktig roll för att generera solens magnetfält, " bedömer Stefani. "Men för att bekräfta det måste vi först göra ytterligare numeriskt komplicerade beräkningar." Prof. Günther Rüdiger på AIP tillägger, "Astrofysiker och klimatforskare hoppas fortfarande på att bättre förstå cykeln av solfläckar. Kanske "Super HMRI" som vi nu har hittat kommer att ta oss ett avgörande steg framåt. Vi ska kolla upp det."

Med sina olika specialiteter inom magnetohydrodynamik och astrofysik, det tvärvetenskapliga forskarteamet har undersökt magnetiska instabiliteter – i labbet, på papper och med hjälp av sofistikerade simuleringar – i mer än 15 år. Forskarna vill förbättra fysiska modeller, förstå kosmiska magnetfält och utveckla innovativa flytande metallbatterier. Tack vare ett nära samarbete, under 2006, de lyckades experimentellt bevisa teorin om magnetrotationsinstabilitet för första gången. De planerar nu testet för den speciella form de har förutspått i teorin:I ett storskaligt experiment som just nu sätts upp i DRESDYN-projektet vid HZDR, de vill studera denna magnetiska instabilitet i labbet.