I en studie publicerad i The Astrophysical Journal , avbildade forskare från Yunnan Observatories vid den kinesiska vetenskapsakademin en fullständig fysisk bild av den onormala uppvärmningen i solens övre atmosfär (solkoronan och solkromosfären).
Gåtan med koronans onormala uppvärmning står som en av de åtta utmaningarna inom modern astronomi. På liknande sätt fortsätter den onormala uppvärmningen av kromosfären att förbrylla solfysiker.
Observationer från stora teleskop och satelliter har avslöjat potentiella magnetiska aktiviteter som kan vara orsaken till denna uppvärmning. Teoretisk forskning har föreslagit olika uppvärmningslägen, men ingen har definitivt bevisats vara orsaken. Som det ser ut är vår förståelse av hur solens övre atmosfär upphettas fortfarande ofullständig.
Denna studie kartlägger en ny kurs, som avviker från den traditionella orsak-till-verkan-metoden. Istället utgår den från effekten och spårar sig tillbaka till orsaken. Resan börjar med en undersökning av den övre atmosfärens egenskaper, följt av identifiering av korrelationer med olika magnetfält, den enda kända källan som kan leverera den energi som behövs för att värma den övre atmosfären.
Studien betraktar hela den övre atmosfären som ett helt system som har upplevt onormal uppvärmning och upprätthållit onormalt höga temperaturer under lång tid. Följaktligen innebär den mest lämpliga och nödvändiga forskningsmetoden att analysera långtidsobservationer av kromosfären på helskivan och korona.
Efter långtidsobservationer av den globala kromosfären i Ca II K-linjen och den globala koronan i den koronala gröna linjen, ger denna studie för första gången ett tydligt svar på frågan om hur den övre atmosfären är onormalt uppvärmd.
Forskarna avslöjade att den tysta kromosfärens huvudsakliga värmekälla är nätverkets magnetfält, och den magnetiska konfigurationen av deras baldakinstrukturer förhindrar i hög grad laddade partiklar, värmeenergi och vissa vågor från att fly från toppen av kromosfären.
De avslöjade också att den fjärilsformade aktiva kromosfären hämtar sin värme från magnetfälten i aktiva regioner och efemera regioner, såväl som från den nedåtgående utbredningen av energi som genereras av dem i korona.
Noterbart är att magnetfälten i efemera regioner bidrar betydligt mer till uppvärmningen av den aktiva kromosfären än de i aktiva regioner. Uppvärmningen av den tysta kromosfären utgör huvudkomponenten i hela kromosfärens uppvärmning.
Forskarna avslöjade också att den tysta koronan främst värms upp av nätverksfälten. Även här bidrar magnetfälten i efemera områden betydligt mer till uppvärmningen av den aktiva koronan än de i aktiva områden. Den aktiva koronan får mer värme än den tysta koronan.
Dessutom visade forskarna att uppvärmningen av magnetfälten i aktiva regioner och efemera regioner resulterar i en fjärilsformad rumslig fördelning av den aktiva kromosfären och den aktiva koronan. Denna uppvärmningsprocess uppvisar en långvarig evolutionskaraktär som är i fas med solaktivitetscykeln.
Omvänt leder uppvärmningen av nätverksfälten till en långsiktig utveckling av hela bakgrundskromosfären (tysta) och bakgrundens (tysta) korona, som är motsatt solcykeln.
Mer information: K. J. Li et al, Hur värms den onormalt heta kromosfären och korona upp av solmagnetfälten?, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1ab3
Journalinformation: Astrofysisk tidskrift
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
