Solen trotsar konventionell vetenskaplig förståelse. Dess övre atmosfär, känd som corona, är många miljoner grader varmare än dess yta. Astrofysiker är angelägna om att lära sig varför koronan är så varm, och forskare vid US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har slutfört forskning som kan främja sökningen.

Forskarna fann att bildning av magnetiska bubblor som kallas plasmoider i en ledande vätska som plasma - den heta, laddat tillstånd av materia som består av fria elektroner och atomkärnor som solen är gjord av - kan påverka utvecklingen av turbulens i vätskan. Turbulensen påverkar sedan hur värmen strömmar genom solen och andra astrofysiska föremål.

De nya fynden tyder på att bildandet av plasmoider i långsträckta strömark i plasman hjälper till att förändra stora turbulenta virvlar till mindre virvelliknande strukturer. Denna process skapar lokala intensiva elektriska strömblad i plasman som påverkar hastigheten med vilken magnetisk energi försvinner i solen när den strömmar mot koronan.

"Tills nu, ingen hade undersökt genom direkt numerisk simulering hur plasmoider kan förändra det turbulenta energispektrumet i en ledande vätska, " sa fysiker Chuanfei Dong från PPPL och Princeton University Department of Astrophysical Sciences, huvudförfattare till rapporten om resultaten i Fysiska granskningsbrev . "Våra simuleringar visar att bildandet av magnetiska bubblor i en turbulent ledande vätska gör att de turbulenta virvlarna övergår från stora vågar till små vågar mer effektivt än man tidigare trott."

Bildandet av plasmoider hjälper denna övergång genom att bryta isär de diskreta gränserna för ark av elektriska strömmar i den ledande vätskan, så att arken formas mindre, fraktalliknande strukturer.

Fynden gäller inte bara solen, men också till astrofysiska föremål som ackretionsskivor - moln av damm och sten som cirkulerar täta föremål som svarta hål och kan kollapsa till stjärnor och planeter. "Den minsta aktuella arkstorleken i magnetohydrodynamisk turbulens kan vara mindre än tidigare förutspått, "Sa Dong." Så de nuvarande arken blir mer intensiva innan de försvinner. Som ett resultat, detta arbete kan ge en grundläggande förståelse för den skala vid vilken koronal uppvärmning sker. "

Forskare utförde sina simuleringar på superdatorer på platser som sträcker sig från National Energy Research Scientific Computing Center, en DOE -användaranläggning, till National Science Foundations Cheyenne superdator vid National Center for Atmospheric Research. Framtida forskning kan innebära att simuleringen utvidgas till att omfatta tre dimensioner. "Vi började i två dimensioner, men den verkliga världen är 3D, "Sa Dong." Så vad är bilden i 3D? Än så länge, ingen vet."