Forskare replikerar soleruptioner i ett labb och korrigerar ett gammalt antagande

En duo Caltech-forskare som undersöker strukturerna i solens korona har upptäckt och replikerat ett stabilt jämviktstillstånd för de vridna rör av plasma som utgör solutbrott. De publicerade sina resultat i Physical Review Letters och avslöjade hur dessa flätade magnetiska strukturer håller sin form. Resultaten visar också att deras beteende är konsekvent över varierande skalor.

Teamet skapade upp till 50 centimeter långa repliker av soleruptioner med hjälp av en vakuumkammare i ett laboratorium. Den magnetiserade plasma som de skapade i sitt experiment bildade automatiskt en flätad struktur av två "flödesrep" som slingrade sig runt varandra och bildade en stabil dubbelhelixstruktur.

Studien gav svar på ett gammalt pussel. Tidigare har forskarna trott att de parallella elektriska strömmar som finns i sådana flätade rep borde dra ihop dem tills de smälter samman. Caltech-forskarna har nu visat att medan strömmarna som flyter längs med repen attraherar dem, stöter komponenterna i strömmarna som flyter i lindningsriktningen bort dem eftersom de är antiparallella. Vid en "kritisk spiralvinkel" - den punkt där de motsatta magnetiska krafterna finner balans - skapas en stabil jämvikt med låg energi.

För att visa att resultaten är skalbara skapade forskarna en matematisk modell som inte bara förutspådde hur dessa strukturer skulle bete sig i deras labb, utan som också exakt beskrev Double Helix-nebulosans struktur. Double Helix-nebulosan är en 70 ljusår bred plasmabildning som ligger 25.000 ljusår från jorden. Genom att bara använda nebulosans observerbara diameter och vridning kunde modellen korrekt förutsäga dess stabila struktur.