En kandidatundersøgelsesassistent ved University of Alabama i Huntsville (UAH), en del af University of Alabama System, har offentliggjort et papir i tidsskriftet Astronomi og astrofysik Det bygger på en tidligere undersøgelse for at hjælpe med at forstå, hvorfor solcorona er så varm sammenlignet med overfladen af selve solen.
At kaste yderligere lys over dette ældgamle mysterium, Syed Ayaz, en ph.d. Kandidat i UAH Center for Space Plasma and Aeronomic Research (CSPAR) anvendte en statistisk model kendt som en kappa -distribution for at beskrive hastigheden af partikler i rumplasmaer, mens de inkorporerede interaktionen mellem supratermale partikler med kinetiske alfvén -bølger (KAWS).
Kaws er svingninger af de ladede partikler og magnetfelt, når de bevæger sig gennem solplasmaet, forårsaget af bevægelser i fotosfæren, solens ydre skal. Bølgerne er et værdifuldt værktøj til modellering af forskellige fænomener i solsystemet, herunder partikelacceleration og bølgepartikelinteraktioner.
“Vores tidligere arbejde fokuserede på, hvordan KAW’er bidrager til solens mystiske evne til at varme sin korona til over en million grader på trods af den meget køligere overflade,” forklarer Ayaz.
“Ved hjælp af Cairns -distributionsfunktionen udforskede vi magnetisk energikonvertering, plasmatransport og partikelaccelerationsmekanismer i Solar Corona. Imidlertid mangler Cairns -distributionen, mens indsigtsfuld, et stærkt statistisk fundament. I dette nye papir bygger vi på vores tidligere fund Ved at anvende Kappa -distributionen, der tilbyder en statistisk robust ramme, der er bredt anerkendt i rumplasmaforskning. “
I Heliophysics er en kappa -distribution en statistisk model, der beskriver hastighedsfordelingen af partikler i rumplasmaer, især i solvinden. “Ved at udvide vores arbejde til denne distribution,” siger forskeren, “vi afslører nye og fascinerende detaljer om solcoronal opvarmning, især hvordan KAWS letter energioverførsel og partikelacceleration.”
“For første gang har Syed givet en dyb forståelse af rollen som energiske partikler på egenskaberne ved kinetiske alfvén -bølger, der giver vigtig indsigt i spredningen og dermed opvarmning af koronal plasma af disse vigtige bølger,” siger Dr. Gary Zank, Aerojet/Rocketdyne formand i rumvidenskab og direktør for CSPAR.
“Kaws repræsenterer slutpunktet for energioverførsel i et turbulent magnetiseret plasma og er et kritisk element i forståelsen af, hvordan koronaen når så høje temperaturer. Dette er et vigtigt skridt fremad i at forstå dette mangeårige problem om solens atmosfære.”
Når ladede partikler interagerer med bølgeelektriske felter i et plasma, kan KAWS overføre energi til partiklerne, hvilket fører til plasmaopvarmning over udvidede afstande.
“Denne nye tilgang styrker vores forståelse af samspillet mellem bølger og partikler, mekanismerne, der driver solvinden og koronas ekstreme temperaturer,” bemærker Ayaz. “Kappa-distributionen giver os mulighed for at inkorporere virkningerne af supratermale partikler, som væsentligt påvirker bølgepartikelinteraktioner og dynamikken i KAWS.”
Supratermale partikler er ladede ioner og elektroner, der findes i hele det interplanetære rum, der bevæger sig med hastigheder op til hundreder af gange hurtigere end det termiske plasma af solvind.
“Vores analyse fremhæver påvirkningen af supratermale partikler sammen med variationer i forholdet mellem elektron og ion-temperatur og højde i forhold til solradius af solen,” siger Ayaz. “Denne omfattende tilgang afslører, hvordan disse parametre påvirker bølgepartikelinteraktioner og energidynamik i solcorona.”
Derudover supplerer forskerens arbejde missionerne for både NASAs Parker Solar Probe og ESA’s Solar Orbiter.
“Et af de mest betydningsfulde fund er vores evne til at tackle det observationsgap, der er tilbage af NASAs Parker Solar Probe (PSP) og ESAs solorbiter, der kæmper for at undersøge den kritiske region inden for 10 solradier,” siger Ayaz. “Mens PSP’s nærmeste tilgang den 24. december 2024, delvist udforsker denne zone, giver vores teoretiske rammer indsigt i Alfvén Wave -opførsel og deres opvarmningsbidrag i det ikke -kortlagte 0–10 radiiområde.
“Ved at bygge bro over dette hul supplerer vores undersøgelse ikke kun de observationsdata, men tilbyder også en forudsigelig model til forståelse af bølgedynamik og partikelaccelerationsmekanismer i solcorona, hvilket markerer et betydeligt skridt fremad med at løse ‘koronal opvarmningsproblem.'”