Erupțiile solare sunt mai fierbinți decât am crezut vreodată. Ele reprezintă Soarele la intensitate maximă: explozii bruște de energie magnetică ce pot suprasolicita atmosfera superioară a Pământului, perturba semnalele radio și pune în pericol sateliții și astronauții. De zeci de ani, fizicienii știau că plasma din erupții devine incredibil de fierbinte, dar modul exact în care particulele se încălzesc – și motivul pentru care anumite „amprente spectrale” par „prea largi” pentru a fi explicate – a rămas un mister încă din anii 1970. Erupțiile solare sunt mai fierbinți decât știam Un nou studiu condus de Alexander Russell de la Universitatea din St Andrews oferă un răspuns clar și intuitiv: în fazele cheie ale unei erupții, ionii sunt mult mai fierbinți decât electronii. Nu doar puțin mai fierbinți – ci de aproximativ 6,5 ori mai fierbinți, cu temperaturi ale ionilor ce pot depăși 60 de milioane de grade Kelvin. Cercetătorii susțin că această schimbare simplă de perspectivă explică elegant de ce multe linii de emisie ale erupțiilor apar mai late decât se aștepta, fără a fi nevoie să se invoce turbulențe persistente. Importanța ionilor mai fierbinți Plasma solară este un „amestec” de particule încărcate – electroni ușori, cu sarcină negativă, și ioni mult mai grei, cu sarcină pozitivă (precum fier, calciu și alți atomi lipsiți de electroni). În mod tradițional, modelele solare au presupus că electronii și ionii își împart rapid energia și ajung la aceeași temperatură. Această ipoteză simplifica ecuațiile, dar poate că nu reflectă realitatea în cele mai dinamice momente ale unei erupții. Echipa lui Russell a revizuit fizica de bază a încălzirii în erupții și s-a bazat pe un număr tot mai mare de dovezi provenite din plasme spațiale mai apropiate de Pământ. Ioni fierbinți și erupții solare Plasma solară este un „amestec” de particule încărcate – electroni ușori, cu sarcină negativă, și ioni mult mai grei, cu sarcină pozitivă. sursa foto pexels.com În vântul solar și în apropierea Pământului, un proces numit reconectare magnetică – atunci când liniile de câmp magnetic tensionate se rup și se reunesc rapid – a fost observat că încălzește ionii mult mai mult decât electronii, într-un raport surprinzător de constant. „Am fost entuziasmați de descoperirile recente care arată că reconectarea magnetică încălzește ionii de 6,5 ori mai mult decât electronii. Aceasta pare a fi o lege universală, confirmată atât în spațiul din apropierea Pământului, cât și în vântul solar și în simulări pe computer. Totuși, nimeni nu aplicase anterior această concluzie la erupțiile solare”, a declarat Russell. Aplicată pe Soare, această regulă duce la o predicție dramatică: la începutul unei erupții și deasupra buclei luminoase de plasmă fierbinte pe care o creează, temperatura ionilor poate depăși 60 milioane K, rămânând mult mai mare decât cea a electronilor timp de zeci de minute. Această diferență de temperatură este importantă pentru că schimbă modul în care interpretăm observațiile telescoapelor. Liniile spectrale – caracteristici luminoase la anumite lungimi de undă în ultraviolet și raze X – devin mai late atunci când particulele care le emit sunt mai fierbinți și se mișcă mai repede. Timp de aproape 50 de ani, acele linii „prea late” au fost atribuite, de obicei, mișcărilor turbulente nerezolvate. Noul studiu sugerează că ionii super-fierbinți ar putea fi principala cauză a acestei lărgiri, potrivit earth.com. Rezolvarea unui mister astrofizic Dacă ionii sunt mult mai fierbinți, ei vibrează mai rapid, iar lumina emisă se împrăștie pe un interval mai mare de lungimi de undă. Această lărgire seamănă cu efectele turbulenței, ceea ce a dus la decenii de dezbateri privind ce anume „agită” atât de intens plasma erupțiilor. Echipa lui Russell arată că încălzirea predominantă a ionilor la debutul erupțiilor – și în regiunea de deasupra buclelor unde jeturile de reconectare se ciocnesc de plasmă mai densă – produce în mod natural lățimile observate ale liniilor spectrale. „Mai mult, noua temperatură a ionilor se potrivește perfect cu lățimea liniilor spectrale din erupții, rezolvând potențial un mister astrofizic care a persistat aproape o jumătate de secol”, a spus Russell. Semnificația pentru predicțiile de vreme spațială Dacă ionii sunt mult mai fierbinți, ei vibrează mai rapid, iar lumina emisă se împrăștie pe un interval mai mare de lungimi de undă. sursa foto pexels.com Aceasta nu este doar o simplă ajustare teoretică. Predicțiile privind vremea spațială depind de cât de repede și cât de intens se încălzește plasma din erupții, deoarece radiația și furtunile de particule rezultate determină gradul în care sunt perturbate ionosfera Pământului și sateliții. Dacă ionii primesc cea mai mare parte a energiei la început, acest lucru influențează transportul energiei, formarea șocurilor și accelerarea particulelor – procese care stau la baza celor mai perturbatoare evenimente spațiale. O nouă privire asupra erupțiilor solare Fizica solară a presupus mult timp că ionii și electronii ajung rapid la aceeași temperatură în timpul erupțiilor. Russell și colegii săi arată că renunțarea la această ipoteză – mai ales la începutul erupțiilor și în plasma rară de la altitudini mari – rezolvă un mister spectral de lungă durată printr-o schimbare simplă și motivată fizic: ionii sunt mult mai fierbinți. Este un răspuns ordonat, care leagă cele mai intense momente ale Soarelui de o regulă „universală” observată în reconectările magnetice din spațiul apropiat de Pământ și oferă astronomilor și modelatorilor un plan clar pentru a dezlega unul dintre cele mai persistente mistere din heliografie. Citește și: O frunză artificială care folosește lumina solară pentru a produce substanțe chimice valoroase este creată de oamenii de știință