Det är känt att solens korona – det yttersta lagret av solens atmosfär – är ungefär 100 gånger varmare än dess fotosfär – solens synliga lager. Anledningen till denna mystiska uppvärmning av solens koronala plasma, dock, är ännu inte helt förstått. Ett forskarlag i Indien har utvecklat en uppsättning numeriska beräkningar för att belysa detta fenomen, och presentera denna vecka i Plasmas fysik , analys som undersöker rollen av kaotiska magnetfält i potentiella uppvärmningsmekanismer.
Verkar under idén att kaotiskt trassliga magnetfältslinjer existerar i hela astrofysiska plasma, teamet använde högpresterande datorsimulering för att få en förståelse för dessa kaotiska fältlinjer. Specifikt, de undersökte förhållanden som skapar band av intensiv elektrisk ström, känd som aktuella ark.
De nuvarande bladen, tros produceras i koronala plasma, är potentiella platser för magnetiska återanslutningar, som ger en mekanism för extrem uppvärmning av koronan. Dessutom, inom de aktuella arken, det elektriska fältet toppar och accelererar laddade partiklar.
"Vi vill gå ett steg framåt för att förklara den spontana genereringen av dessa nuvarande ark, sa Sanjay Kumar, en medlem av forskargruppen.
Forskningsmetoden fokuserade på att tillåta en inkompressibel, termiskt homogen magnetofluid med oändlig elektrisk ledningsförmåga för att slappna av via viskös avledning, mot ett karakteriserat sluttillstånd. Beräkningarna gjordes i överensstämmelse med väl accepterad magnetostatisk teori och resulterade i spontan strömutveckling av ark, vilket gör dem relevanta för studiet av partikelacceleration i astrofysiska plasma.
Använder Vikram-100, 100TF High Performance Computing-anläggningen vid Physical Research Laboratory, forskarna simulerade den viskösa avslappningen och verifierade exakt flödesfrysning, ett konservativt beteende måste en tillförlitlig simulering visa. Teamet plottade de maximala intensiteterna för volymströmdensiteter för specifika trender av ökande magnetfältskaos, som gav ett mått på produktionen av nuvarande plåt. Dessutom, de maximala storleken på volymströmtätheten visade sig skalas med den numeriska upplösningen som användes i datorsimuleringen, som visade den förväntade skalningen av nuvarande arkutveckling.
Det enkla faktum att det maximala värdet på volymströmtätheten ökades med ökande magnetfältlinjekaos, kallad "kaositet, " föreslår en direkt proportionalitet mellan intensiteten på det aktuella arket och kaotiskitet.
I de tre studerade fallen, forskarna fann bildandet av två olika uppsättningar av nuvarande ark. En uppsättning var anordnad längs y-axeln, medan den andra bildades på en annan plats och vid en tidpunkt senare än den första. Från deras analys av denna händelse, teamet fastställde att en gynnsam utveckling bringar icke-parallella magnetfältlinjer i närheten och intensifierar nuvarande ark.
Dessa simuleringar ger ny och ny insikt om inverkan av kaotiska magnetfältslinjer på den spontana utvecklingen av nuvarande ark, och därmed potentiella platser för partikelacceleration.
"Det här är första gången vi har förklarat rollen av kaotisk fältlinje för att generera dessa spontana strömblad, " Kumar sa, hänvisar till vetenskapssamfundet som helhet.
