محققان چینی موفق به شبیه‌سازی انفجارهای خورشیدی در آزمایشگاه شدند و ممکن است یکی از بزرگ‌ترین معماهای خورشید را حل کرده باشند. در حالی که انتظار می‌رود با دور شدن از آتش احساس خنکی کنید، در مورد خورشید این پدیده به شکل عجیبی رخ می‌دهد. جو خارجی خورشید، که به آن تاج خورشیدی گفته می‌شود، صدها برابر داغ‌تر از سطح قابل مشاهده آن است. سطح قابل مشاهده خورشید حدود ۵۵۰۰ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که دما در تاج می‌تواند به بیش از یک میلیون درجه سانتی‌گراد برسد.
محققان به مدت چند دهه در تلاش بودند تا توضیح دهند که انرژی پشت این تفاوت دما از کجا ناشی می‌شود. تیمی از محققان به رهبری وی سان از موسسه انرژی اتمی چین و یانگلی پینگ از دانشگاه نرمال پکن، فرآیندی را در آزمایشگاه نشان دادند که می‌تواند به توضیح این دما کمک کند. آن‌ها با استفاده از پلاسما تولید شده توسط لیزر، ساختارهایی را ایجاد کردند که میدان‌های مغناطیسی را به هم نزدیک می‌کند و انرژی مغناطیسی را به حرارت تبدیل می‌کند.
در یک آزمایش، دمای الکترون‌ها تقریباً دو برابر دما در یک آزمایش مقایسه‌ای بود. محققان بر این باورند که تعداد زیادی از انفجارهای کوچک، به نام نانو انفجارها، می‌توانند به حفظ دمای تاج خورشید کمک کنند. این آزمایش به بررسی یک محرک احتمالی برای برخی از این رویدادها می‌پردازد.
در خورشید، پلاسما، که حالت چهارم ماده است و شامل ذرات باردار الکتریکی است، وجود دارد. میدان‌های مغناطیسی در این ماده وجود دارند و زمانی که میدان‌های مغناطیسی با جهت‌های مخالف به هم نزدیک می‌شوند و اتصالات خود را تغییر می‌دهند، انرژی ذخیره شده می‌تواند آزاد شود و ذرات را گرم کند. این فرآیند به نام بازترکیب مغناطیسی شناخته می‌شود.
محققان با شلیک چهار پرتو لیزر به یک هدف پلاستیکی با سطح موج‌دار در تأسیسات لیزر شنگوانگ-۲ در شانگهای، به بررسی چگونگی نزدیک شدن این میدان‌ها پرداختند. این پالس‌ها به مدت یک میلیاردیم ثانیه ادامه داشت و ماده هدف را به پلاسما تبدیل کرد. با گسترش پلاسما به هوای کم‌چگال اطراف و کاهش سرعت آن، موج‌ها در مرز به شکل انگشتان و ساختارهای قارچی رشد کردند. این رفتار به نام ناپایداری ریلی-تیلور شناخته می‌شود.
پلاسما همچنین میدان‌های مغناطیسی خود را در اطراف این انگشتان تولید کرد و ساختارهای مجاور میدان‌ها را در جهت‌های مخالف حمل می‌کردند. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان دادند که چگونه این انگشتان در حال گسترش، میدان‌ها را به هم نزدیک می‌کنند و اجازه می‌دهند تا دوباره ترکیب شوند و پلاسما را گرم کنند. محققان این آزمایش را با یک هدف پلاستیکی صاف تکرار کردند که منجر به جریان پلاسما صاف‌تری بدون ساختارهای انگشتی شد.
با تجزیه و تحلیل اشعه ایکس ساطع شده از پلاسما، آن‌ها دمای الکترون‌های آن را تخمین زدند. با هدف موج‌دار، دمای اوج الکترون به حدود ۸۲۰۰۰۰ درجه سانتی‌گراد رسید، در حالی که مقدار اندازه‌گیری شده با هدف صاف تقریباً نصف این مقدار بود. در یک شبیه‌سازی کامپیوتری جداگانه که از تشکیل میدان‌های مغناطیسی جلوگیری می‌کرد، گرمایش اضافی به طور قابل توجهی کاهش یافت که این امر نقش میدان‌های مغناطیسی را بیشتر تأیید می‌کند.
این آزمایش به دانشمندان این امکان را می‌دهد که فرآیندهایی را که خیلی کوچک و سریع هستند تا به وضوح در خورشید مشاهده شوند، بررسی کنند. آن‌ها می‌توانند شرایطی را که میدان‌های مغناطیسی را به هم نزدیک می‌کند و چقدر به طور مؤثر انرژی آزاد شده پلاسما را گرم می‌کند، آزمایش کنند. پلاسما در آزمایشگاه بسیار متراکم‌تر بود و این فرآیند در مقیاس زمانی بسیار کوتاه‌تری نسبت به نانو انفجارهای خورشیدی رخ داد. محققان نسبت‌های فیزیکی کلیدی را مقایسه کردند تا ارزیابی کنند که کدام جنبه‌ها می‌توانند به تاج خورشید مربوط شوند.
یافته‌ها از مکانیزمی حمایت می‌کنند که می‌تواند به گرم کردن تاج کمک کند. برای تعیین اینکه این مکانیزم چقدر در خورشید عمل می‌کند و چه مقدار از گرمایش را تأمین می‌کند، به مشاهدات و آزمایش‌های بیشتری نیاز است. این تحقیق در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است.
اگر این روایت برایتان جالب بود، کشف بعدی را از پیشنهادهای پایین انتخاب کنید.