Kutatók azt mondják, hogy megtalálták a Nap mágneses mezejének eredetét

A Napnak erős mágneses mezeje van, amely napfoltokat hoz létre a csillag felszínén, és olyan napviharokat szabadít fel, mint amilyen múlt hó...

Táncoló pólus - A földi mágneses észak egyre gyorsabban halad Szibéria felé, amit nem értenek a tudósok

Egy amatőr asztrofotós tornádót vett filmre a Nap felszínén

Ez az új alakváltó anyag saját súlyának 1000-szeresét bírja el, miközben hajlik és csavarodik

A Napnak erős mágneses mezeje van, amely napfoltokat hoz létre a csillag felszínén, és olyan napviharokat szabadít fel, mint amilyen múlt hónapban a bolygó nagy részét gyönyörű sarki fényben fürdette.

De hogy pontosan hogyan keletkezik ez a mágneses mező a Nap belsejében, egy olyan rejtély, amely évszázadok óta zavarba ejti a csillagászokat. Kutatása egészen az olasz csillagász, Galileo idejéig nyúlik vissza, aki az 1600-as évek elején először figyelte meg a napfoltokat, és észrevette, hogyan változnak az idő múlásával.

Egy interdiszciplináris tanulmány mögött álló kutatók új elmélettel álltak elő a Nature folyóiratban közzétett jelentésben. A korábbi kutatásokkal ellentétben, amelyek azt feltételezték, hogy a Nap mágneses mezeje az égitest mélyéről származik, azt gyanítják, hogy a forrás sokkal közelebb van a felszínhez. (1)

A csapat által kifejlesztett modell segíthet a tudósoknak jobban megérteni a 11 éves napciklust, és javíthatja az űridőjárás előrejelzését, ami megzavarhatja a GPS-t és a kommunikációs műholdakat, valamint az éjszakai égbolt megfigyelőit sarki fényekkel kápráztathatja el.

"Ez a munka egy új hipotézist javasol a Nap mágneses mezejének keletkezésére, amely jobban megfelel a megfigyeléseknek, és reméljük, hogy felhasználható a naptevékenység jobb előrejelzésére," - mondta Daniel Lecoanet, a Northwestern Egyetem McCormick Műszaki Iskolájának mérnöki tudományok és alkalmazott matematika adjunktusa, valamint az Asztrofizikai Interdiszciplináris Kutatási Központ tagja.

"Szeretnénk előre jelezni, hogy a következő napciklus különösen erős lesz-e, vagy esetleg gyengébb lesz a szokásosnál. A korábbi modellek (feltételezve, hogy a Nap mágneses mezője mélyen a Napban keletkezik) nem tudtak pontos előrejelzéseket készíteni, illetve (meghatározni), hogy a következő napciklus erős vagy gyenge lesz-e," - tette hozzá.

A napfoltok segítenek a tudósoknak nyomon követni a Nap aktivitását. Ezek a kiindulópontjai a robbanásszerű flereknek és kilökődési eseményeknek, amelyek fényt, napanyagot és energiát bocsátanak ki az űrbe. A legutóbbi napvihar bizonyíték arra, hogy a Nap közelít a "szoláris maximumához" - a 11 éves ciklusának azon pontjához, amikor a legtöbb napfolt van.

"Mivel úgy gondoljuk, hogy a napfoltok száma követi a Napon belüli mágneses mező erősségét, úgy véljük, hogy a 11 éves napfoltciklus tükrözi a Nap belső mágneses mezője erősségének ciklusát," - mondta Lecoanet.

A Nap mágneses mezejének modellezése

Nehéz látni a Nap mágneses erővonalait, amelyek áthurkolják a Nap légkörét, és a Föld mágneses mezejénél sokkal összetettebb mágneses struktúrák bonyolult hálóját alkotják. Ahhoz, hogy jobban megértsék a Nap mágneses mezejének működését, a tudósok matematikai modellekhez fordulnak.

A Lecoanet és munkatársai által kifejlesztett modell elsőként számolt be a torziós oszcillációnak nevezett jelenségről - mágnesesen hajtott gáz- és plazmaáramlásokról a Napban és körülötte, amelyek hozzájárulnak a napfoltok kialakulásához.

Egyes területeken ennek a jellemzőnek a forgása felgyorsul vagy lelassul, míg máshol állandó marad. A 11 éves napmágneses ciklushoz hasonlóan a torziós oszcillációk is 11 éves ciklusokban fordulnak elő.

"A napmegfigyelések jó ötletet adtak nekünk arra, hogyan mozog az anyag a Nap belsejében. Szuperszámítógépes kalkulációnkhoz egyenleteket oldottunk meg, hogy meghatározzuk, hogyan változik a mágneses mező a Napban a megfigyelt mozgások miatt," - mondta Lecoanet.

"Senki sem végezte el ezt a számítást korábban, mert senki sem tudta, hogyan kell hatékonyan elvégezni a számítást," - tette hozzá.

A csoport számításai azt mutatták, hogy a mágneses mezők körülbelül 32 100 kilométerrel a Nap felszíne alatt keletkezhetnek - sokkal közelebb a felszínhez, mint azt korábban feltételezték. Más modellek szerint sokkal mélyebben, körülbelül 209 200 kilométerre keletkezik.

"Új hipotézisünk természetes magyarázatot ad a torziós oszcillációkra, amelyek hiányoznak a korábbi modellekből," - mondta Lecoanet.

"Asztrofizikai rejtély"

Fontos áttörést jelentett a számítások futtatásához szükséges új numerikus algoritmusok kifejlesztése, mondta Lecoanet. A tanulmány vezető szerzője, Geoff Vasil, az Egyesült Királyság Edinburgh-i Egyetemének professzora körülbelül 20 évvel ezelőtt állt elő az ötlettel, mondta Lecoanet, de több mint 10 évbe telt az algoritmusok kifejlesztése, és a szimulációk elvégzéséhez nagy teljesítményű NASA szuperszámítógépre volt szükség.

"Körülbelül 15 millió CPU-órát használtunk fel ehhez a vizsgálathoz," - mondta. "Ez azt jelenti, hogy ha megpróbáltam volna futtatni a számításokat a laptopomon, körülbelül 450 évembe telt volna."

A tanulmány mellett megjelent kommentárban Ellen Zweibel, a Wisconsin-Madison Egyetem csillagászati és fizikai professzora elmondta, hogy a kezdeti eredmények érdekesek, és segítenek a jövőbeli modellek és kutatások megalapozásában.

Zweibel elmondta, hogy a csapat "egy provokatív összetevőt adott hozzá az elméleti keverékhez, amely kulcsfontosságúnak bizonyulhat ennek az asztrofizikai rejtélynek a megfejtésében". (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s41586
(2) - https://edition.cnn.com/2024/05/22/wor