Planeettamme kylpee jatkuvasti tuulessa, joka tulee tähdestä aurinkokuntamme keskellä.
Tiedämme, että auringon heliosfäärin plasman muodostavat hiukkaset jäähtyvät kulkiessaan. Ongelmana on, että niiden lämpötilat laskevat paljon hitaammin kuin mallit ennustavat.
“Ihmiset ovat tutkineet aurinkotuulea sen löytämisen jälkeen vuonna 1959, mutta tällä plasmalla on monia tärkeitä ominaisuuksia, joita ei vieläkään täysin ymmärretä”, sanoo fyysikko Stas Boldyrev Wisconsin-Madisonin yliopistosta.
“Aluksi tutkijat uskoivat, että aurinkotuulen pitäisi jäähtyä hyvin nopeasti siirtyessään pois auringosta, mutta satelliittimittaukset osoittavat, että kun se saavuttaa Maan, sen lämpötila on 10 kertaa odotettua korkeampi.”
Tutkimusryhmä käytti laboratoriolaitteita liikkuvan plasman tutkimiseen ja uskoo nyt, että vastaus tähän ongelmaan on elektroneissa, jotka eivät yksinkertaisesti näytä poistuvan auringon hallinnasta.
Pitkään uskottiin, että laajennusprosessi itsessään noudattaa adiabaattisia lakeja, mikä tarkoittaa, että lämpöenergiaa ei lisätä tai poisteta järjestelmästä. Tämä tekee luvuista mukavia ja yksinkertaisia, mutta olettaa, että energia liukastuu sisään tai ulos hiukkasvirrasta.
Valitettavasti elektronin matka ei ole ollenkaan helppoa: se työnnetään valtavien magneettikenttien voimaan. Tämä kaaos jättää runsaasti tilaa lämmönsiirrolle.
Aivan monimutkaistamaan asioita edelleen, pienen massansa ansiosta elektronit ovat nopeammat kuin raskaammat ionit, kun ne lentävät auringon ilmakehästä, jättäen suurelta osin positiivisesti varautuneen hiukkasten pilven.
Viime kädessä kahden vastakkaisen varauksen välinen kasvava vetovoima vangitsee lentävien elektronien vauhdin vetämällä heidät takaisin alkuperäiseen viivaansa, jossa magneettikentät muuttavat polkuaan uudelleen.
Boldyrev ja hänen kollegansa ehdottavat, että loukkuun jääneiden elektronien populaatiolla on tärkeä rooli siinä, miten elektronit jakavat lämpöenergiansa, muuttamalla tyypillistä hiukkasten nopeutta ja lämpötilajakaumaa arvaamattomalla tavalla.
Tämä tutkimus julkaistiin PNAS: ssa.
Lähteet: Kuva: NASA
