En forskare från Queen's University Belfast har lett ett internationellt team till den banbrytande upptäckten av varför solens magnetiska vågor förstärks och växer när de kommer fram från dess yta, som skulle kunna hjälpa till att lösa mysteriet om hur solens korona bibehåller sina flera miljoner graders temperaturer.

I mer än 60 år har observationer av solen visat att när de magnetiska vågorna lämnar solens inre växer de i styrka, men hittills har det inte funnits några solida observationsbevis för varför detta var fallet.

Coronans höga temperaturer har också alltid varit ett mysterium. Vanligtvis ju närmare vi är en värmekälla, desto varmare känner vi oss. Dock, detta är motsatsen till vad som tycks hända på solen – dess yttre skikt är varmare än värmekällan vid dess yta.

Forskare har länge accepterat att magnetiska vågor kanaliserar energi från solens stora inre energireservoar, som drivs av kärnfusion, upp i de yttre delarna av dess atmosfär. Därför, Att förstå hur vågrörelsen genereras och sprids över hela solen är av stor betydelse för forskare.

Laget, som leddes av Queen's, omfattade 13 forskare, som spänner över fem länder och 11 forskningsinstitut inklusive University of Exeter; Northumbria University; Europeiska rymdorganisationen; Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanien; Universitetet i Oslo, Norge; den italienska rymdorganisationen och California State University Northridge, USA.

Experterna bildade ett konsortium kallat "Waves in the Lower Solar Atmosphere (WaLSA)" för att utföra forskningen och använde avancerade högupplösta observationer från National Science Foundations Dunn Solar Telescope, New Mexico, att studera vågorna.

Dr. David Jess från School of Mathematics and Physics vid Queen's ledde teamet av experter. Han förklarar:"Denna nya förståelse av vågrörelser kan hjälpa forskare att avslöja den saknade biten i pusslet om varför solens yttre lager är varmare än dess yta, trots att den är längre från värmekällan.

"Genom att bryta upp solens ljus i dess grundfärger, vi kunde undersöka beteendet hos vissa grundämnen från det periodiska systemet i dess atmosfär, inklusive kisel (bildat nära solens yta), kalcium och helium (bildas i kromosfären där vågförstärkningen är mest påtaglig).

"Variationerna i elementen gjorde att hastigheterna för solens plasma kunde avslöjas. Tidsskalorna över vilka de utvecklas var benchmarkerade, vilket gjorde att solens vågfrekvenser kunde registreras. Detta liknar hur en komplex musikensemble dekonstrueras till grundläggande toner och frekvenser genom att visualisera dess musikaliska partitur."

Teamet använde sedan superdatorer för att analysera data genom simuleringar. De fann att vågförstärkningsprocessen kan tillskrivas bildandet av en "akustisk resonator, ' där betydande temperaturförändringar mellan solens yta och dess yttre korona skapar gränser som är delvis reflekterande och verkar för att fånga in vågorna, så att de kan intensifieras och dramatiskt växa i styrka.

Experterna fann också att tjockleken på resonanshåligheten - avståndet mellan de betydande temperaturförändringarna - är en av huvudfaktorerna som styr egenskaperna hos den detekterade vågrörelsen.

Dr. Jess kommenterar:"Effekten som vi har hittat genom forskningen liknar hur en akustisk gitarr förändrar ljudet den avger genom formen på sin ihåliga kropp. Om vi ​​tänker på denna analogi kan vi se hur vågorna fångas i Solen kan växa och förändras när de lämnar dess yta och rör sig mot de yttre lagren och exteriören."

Dr Ben Snow, från University of Exeter och en medförfattare till studien, sade:"Denna nya forskning öppnar dörren för att ge en ny förståelse av mysteriet kring solens magnetiska vågor. Detta är ett avgörande steg mot att förklara problemet med koronal uppvärmning - där temperaturen några tusen km från ytan - är varmare än själva värmekällan."

Resultaten av studien har publicerats i Natur astronomi .