मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक अशांति सौर वायुमंडल सहित कई खगोल भौतिकी प्रणालियों में बड़े से छोटे पैमाने पर ऊर्जा हस्तांतरण को नियंत्रित करती है। आधी सदी से भी अधिक समय से, यह व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है कि सूर्य के वायुमंडल जैसे अशांत प्लाज़्मा में ऊर्जा का प्रवाह एमएचडी तरंग इंटरैक्शन द्वारा नियंत्रित होता है।
एक नए अध्ययन में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) के वैज्ञानिकों ने प्रिंसटन प्लाज्मा भौतिकी प्रयोगशाला (पीपीपीएल) ने पहले से छिपी हीटिंग प्रक्रिया को उजागर किया जो यह समझाने में मदद करती है कि "सौर कोरोना" किस तरह से काफी अधिक गर्म हो सकता है सौर सतह जो इसे उत्सर्जित करता है.
अपनी तरह के अब तक के सबसे बड़े सिमुलेशन के लिए 200 मिलियन घंटे के कंप्यूटर समय का उपयोग करके, वैज्ञानिक इस प्रक्रिया को प्रकट कर सकते हैं। उनका प्रत्यक्ष संख्यात्मक अनुकरण 3डी अंतरिक्ष में इस हीटिंग तंत्र की पहचान करने वाला पहला है।
पीपीपीएल और प्रिंसटन विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी चुआनफेई डोंग ने कहा, "वर्तमान दूरबीन और अंतरिक्ष यान उपकरणों में छोटे पैमाने पर होने वाली प्रक्रिया की पहचान करने के लिए पर्याप्त उच्च रिज़ॉल्यूशन नहीं हो सकता है।"
चुंबकीय पुनर्संयोजन के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया, जो प्लाज्मा में चुंबकीय क्षेत्रों को हिंसक रूप से विभाजित और पुन: एकजुट करती है - इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिक का सूप जो सौर वातावरण बनाता है - गुप्त घटक है। डोंग के मॉडलिंग द्वारा यह प्रदर्शित किया गया कि कितनी तेजी से चुंबकीय क्षेत्र बड़े पैमाने की अराजक ऊर्जा को छोटे पैमाने की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हुए, लाइनें फिर से जुड़ गईं। छोटे पैमाने पर अशांत ऊर्जा को थर्मल ऊर्जा में कुशल रूपांतरण के कारण, कोरोना प्रभावी ढंग से गरम किया जाता है.
डोंग ने कहा, “कॉफ़ी में क्रीम डालने के बारे में सोचो। क्रीम की बूंदें जल्द ही गोलाकार और पतले कर्ल बन जाती हैं। इसी प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र विद्युत धारा की पतली चादरें बनाते हैं जो चुंबकीय पुन: संयोजन के कारण टूट जाती हैं। यह प्रक्रिया बड़े पैमाने से छोटे पैमाने तक ऊर्जा प्रवाह की सुविधा प्रदान करती है, जिससे प्रक्रिया अधिक कुशल हो जाती है अशांत सौर कोरोना जितना पहले सोचा था।”
“जब पुनर्संयोजन प्रक्रिया धीमी होती है जबकि अशांत कैस्केड तेज़ होता है, तो पुनर्संयोजन तराजू पर ऊर्जा के हस्तांतरण को प्रभावित नहीं कर सकता है। लेकिन जब पुनर्संयोजन दर पारंपरिक कैस्केड दर से अधिक होने के लिए पर्याप्त तेज़ हो जाती है, तो पुनर्संयोजन कैस्केड को छोटे पैमाने की ओर अधिक कुशलता से ले जा सकता है।
“यह प्लास्मोइड्स नामक छोटी मुड़ी हुई रेखाओं की श्रृंखला उत्पन्न करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को तोड़कर और फिर से जोड़कर ऐसा करता है। इससे अशांत ऊर्जा झरने की समझ बदल जाती है जिसे आधी सदी से भी अधिक समय से व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है। नई खोज ऊर्जा हस्तांतरण दर को कितनी तेजी से जोड़ती है प्लाज्माइड्सकेलिएसमयडाटा बड़े पैमाने से छोटे पैमाने पर ऊर्जा हस्तांतरण को बढ़ाना और इन पैमाने पर कोरोना को मजबूती से गर्म करना।"
सबसे हालिया खोज सौर कोरोना जैसी चुंबकीय रेनॉल्ड्स संख्या के साथ एक शासन दिखाती है जो अभूतपूर्व रूप से बड़ी है। बड़ी संख्या अशांत झरने की उच्च ऊर्जा हस्तांतरण दर की विशेषता है। पुनर्संयोजन-संचालित ऊर्जा हस्तांतरण जितना अधिक प्रभावी होता है, चुंबकीय रेनॉल्ड्स संख्या उतनी ही अधिक बढ़ती है।
सिमुलेशन अपनी तरह का एक अनूठा सिमुलेशन है जिसने नासा एडवांस्ड सुपरकंप्यूटिंग (एनएएस) सुविधा में 200 मिलियन से अधिक कंप्यूटर सीपीयू को अपने कब्जे में ले लिया है।
पीपीपीएल के भौतिक विज्ञानी अमिताव भट्टाचार्जी, खगोलभौतिकी विज्ञान के प्रिंसटन प्रोफेसर, जिन्होंने अनुसंधान का पर्यवेक्षण किया, कहा, "इस संख्यात्मक प्रयोग ने प्लास्मोइड्स के विकास द्वारा नियंत्रित अशांत ऊर्जा कैस्केड की पहले से अनदेखे सीमा के लिए सैद्धांतिक रूप से अनुमानित तंत्र के पहली बार निर्विवाद साक्ष्य का उत्पादन किया है।"
“विभिन्न पैमानों पर खगोलभौतिकी प्रणालियों में इस खोज के प्रभाव का वर्तमान और भविष्य के अंतरिक्ष यान और दूरबीनों से पता लगाया जा सकता है। प्रमुख ब्रह्मांडीय रहस्यों को सुलझाने के लिए सभी स्तरों पर ऊर्जा हस्तांतरण प्रक्रिया को खोलना महत्वपूर्ण होगा।
जर्नल संदर्भ:
- चुआनफेई डोंग एट अल। मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक अशांति में पुन: संयोजन-संचालित ऊर्जा झरना। विज्ञान अग्रिम। DOI: 10.1126/sciadv.abn7627
