För första gången använde forskare en enda datormodell för att simulera hela livscykeln för en solflamma: från energilagring tusentals kilometer under solens yta till utseendet av intrasslade magnetfältlinjer som bryter ut som en ljus flare.
Denna visualisering utgör grunden för framtida modeller av solen, vilket möjliggör realistisk simulering av en stjärns väder i realtid, inklusive bildandet av solfläckar, vilket periodiskt leder till fläckar och koronalmassutstötningar. Dessa utbrott är farliga, eftersom de kan skada strömnät och kommunikationsnät, samt inaktivera satelliter och hota astronauternas liv.
I den nya studien registrerar den komplexa simulatorn bildandet av en solfläns mer realistiskt än tidigare försök. Dessutom ingår det ljusets emissionsspektrum associerat med flares. Arbetet gör det möjligt för oss att förklara typen av flares inte bara vid den synliga våglängden utan även vid ultraviolett extrem ultraviolett våglängder och röntgenstrålar.
Visualiseringen visar en solflare modellerad i en ny studie. Violett märkt plasma med en temperatur på mindre än 1 miljon. Kelvin. Röd färg indikerar uppvärmning av 1-10 miljoner Kelvin och grön - över 10 miljoner. Kelvin
Skaldekning av solskikten
För den nya forskningen var det nödvändigt att bilda en solmodell som skulle sträcka sig till flera områden av stjärnan, vilket avspeglar varje komplexs och unika beteende. Den skapade modellen börjar i den övre delen av konvektionszonen (10 000 km under solens yta), stiger genom ytan och sträcker sig 40 000 km in i solatmosfären (corona). Modellen visar tydligt skillnaderna i gasens densitet, tryck och andra egenskaper hos stjärnan.
För att skapa en lyckad solflänsmodell var det nödvändigt att lägga till detaljerade ekvationer som gjorde det möjligt för varje region att bidra till utvecklingen av flare på ett realistiskt sätt. Men det var också viktigt att inte göra det för svårt att arbeta på en superdator. Därför använde de den matematiska tekniken som används för att studera jordens magnetosfär och andra planeter. Detta gjorde det möjligt att komprimera skillnaden i tidsskala mellan skikten utan förlust av noggrannhet. Därefter var det nödvändigt att skapa ett manus på den simulerade solen. I den nya modellen ville de se om det kunde generera en blixt på egen hand (vanligtvis vetenskapsmän väntar på en riktig blixt och sedan pluggar in modellen). Forskarna började med att skapa de aktiva punktförhållandena som observerades i mars 2014. I själva verket skapade denna plats dussintals fläckar, inklusive en extremt kraftfull X-klass och tre moderata M-klasser. Forskare försökte inte exakt återskapa platsen 2014, men försökte matcha de komponenter som var närvarande i den händelsen.
Det visade sig att den nya modellen kunde täcka hela processen: från ackumulering av energi till utseende på ytan, lyfta in i corona, aktivering och släppning i form av en blixt. Nu planerar forskare att testa modellen på riktiga observationer av vår stjärna.
