Para ilmuwan telah mengungkapkan ilmu di balik pancaran plasma yang terjadi di seluruh kromosfer Matahari

Pancaran ini, atau duri, muncul sebagai struktur plasma tipis seperti rumput, terus-menerus menyembur dari permukaan dan kemudian jatuh ke bawah oleh gravitasi. Jumlah energi dan momentum yang dapat dibawa oleh duri-duri ini sangat penting dalam astrofisika matahari dan plasma. Proses dimana angin matahari memasok plasma, memanaskan atmosfer matahari hingga satu juta derajat Celcius, tetap menjadi misteri.

Hal ini dipimpin oleh para astronom di Institut Astrofisika India, yang merupakan lembaga independen di bawah Departemen Sains dan Teknologi (DST), pemerintah. Sebuah tim peneliti multidisiplin dari India dan Inggris telah menjelaskan asal usul “duri” di matahari, menggunakan eksperimen laboratorium sebagai analogi. Mereka menemukan bahwa fisika di balik pancaran cat saat dieksitasi ke speaker mirip dengan pancaran plasma surya.

Dalam upaya untuk mengeksplorasi fisika dasar dinamika spekulum, tim beralih ke pengeras suara. Tweeter bass merespons kegembiraan pada frekuensi yang lebih rendah seperti suara gemuruh yang terdengar di film. Ketika cairan ditempatkan di atas speaker dan musik dimainkan, permukaan bebas cairan menjadi tidak stabil setelah frekuensi tertentu dan mulai bergetar. Contoh yang bagus dari ‘kegembiraan Faraday’ yang diamati di alam adalah ketika tetesan air memercik ke punggung buaya jantan yang terendam sebagian selama pertunjukan kawin. Namun, cairan seperti cat atau sampo akan menghasilkan pancaran yang tidak terputus saat mengaduk speaker karena rantai polimernya yang panjang memberikan arah.

lihat gambar lengkap

Penulis artikel menyadari bahwa fisika yang mendasari pancaran cat ini harus serupa dengan pancaran plasma surya. Kemudian mereka bertanya apa yang diperlukan untuk menghasilkan pancaran plasma seperti itu? Sahel Dey, dari Indian Institute of Astrophysics (IIA), dan penulis pertama studi tersebut menjelaskan: “Plasma surya dapat dibayangkan sebagai saling berhubungan oleh garis medan magnet, seperti rantai panjang dalam larutan polimer. Hal ini membuat kedua sistem berbeda, dengan sifat-sifatnya berbeda dengan orientasinya. Dalam ruang.” Secara matematis juga, ada kesamaan dalam menangani tegangan yang terlibat, meskipun ada juga perbedaan yang jelas.

“Didorong oleh kesamaan optik antara duri matahari dan pancaran lapisan pada speaker, kami menyelidiki peran medan magnet di Matahari menggunakan simulasi numerik plasma surya. Secara paralel, kami mengeksplorasi peran rantai polimer menggunakan pencitraan video gerak lambat pada gelombang Faraday dalam larutan polimer.” Murthy OVSN, rekan penulis dari Universitas Azim Premji tempat eksperimen laboratorium dilakukan. Mereka menemukan bahwa pancaran tersebut terawetkan secara utuh terhadap ketidakstabilan medan magnet di Matahari, dan rantai polimer masing-masing dalam larutan polimer, dan penelitian tersebut dipublikasikan pada 3 Maret 2022 di jurnal Nature Physics.

Para ilmuwan telah menunjukkan bahwa plasma di bawah permukaan matahari yang terlihat (fotosfer) selalu dalam keadaan konveksi, seperti air mendidih dalam panci panas di bagian bawah. Ini pada akhirnya didukung oleh energi nuklir yang dilepaskan ke inti dengan kepadatan tinggi. Secara kasar konveksi menyajikan tendangan plasma yang periodik namun kuat ke dalam kromosfer matahari, lapisan tembus pandang yang dangkal di atas piringan matahari yang terlihat. Kromosfer 500 kali lebih ringan dari plasma di fotosfer. Oleh karena itu, tendangan kuat dari bawah ini, berbeda dengan buaya di bawah, menembakkan plasma kromosfer ke luar dengan kecepatan ultrasonik dalam bentuk gumpalan tipis atau spikula.

Thistle datang dalam semua ukuran dan kecepatan. Konsensus saat ini di komunitas surya adalah bahwa fisika di balik duri pendek berbeda dari duri yang lebih panjang dan lebih cepat.

Studi ini menantang kepercayaan umum ini untuk menunjukkan bahwa konveksi matahari dapat dengan sendirinya membentuk semua jenis pancaran – baik pendek maupun panjang. “Simulasi mampu mereproduksi berbagai jet karena mengeksplorasi rentang parameter yang lebih realistis daripada penelitian sebelumnya,” kata Piyali Chatterjee, penulis korespondensi dan peneliti utama dari IIA. Anggota tim menggunakan tiga superkomputer berbeda, semuanya dari India, termasuk Fasilitas Misi Superkomputer Nasional JNCASR (Bengaluru) untuk menjalankan kode ilmiah paralel dalam skala besar.

Profesor Annapurni Subramaniam, Direktur Institut Auditor Internal (IIA), mengatakan: “Novel yang menyatukan astronom surya dan ahli eksperimen materi terkondensasi ini mampu mengungkap penyebab mendasar dari anomali matahari yang tidak dapat dipahami. Kekuatan fisika pemersatu yang menghubungkan fisik yang berbeda fenomena akan terbukti menjadi kekuatan pendorong untuk kolaborasi multidisiplin yang lebih besar.”

Tim dari Bengaluru, India meliputi: Mr. Sahel Dey, mahasiswa PhD di IIA dan IISc, Dr. Piyali Chatterjee dari IIA dan Dr. Murthy OVSN dari Universitas Azim Premji. Tim Inggris terdiri dari Dr Mariana Corsus dari Aberystwyth University, Dr Jiajia Liu dan Chris Nelson dari Queen’s University Belfast, dan Profesor Robertus Erdelli dari University of Sheffield, Inggris.