On sait que la couronne solaire, la couche la plus externe de l'atmosphère solaire, est environ 100 fois plus chaude que sa photosphère, la couche visible du soleil. La raison de ce mystérieux échauffement du plasma coronal solaire, cependant, n'est pas encore entièrement compris. Une équipe de recherche en Inde a développé un ensemble de calculs numériques pour faire la lumière sur ce phénomène, et présente cette semaine dans Physique des plasmas , analyse examinant le rôle des champs magnétiques chaotiques dans les mécanismes de chauffage potentiels.

Opérant selon l'idée que des lignes de champ magnétique enchevêtrées de manière chaotique existent dans les plasmas astrophysiques, l'équipe a utilisé une simulation informatique de haute performance pour comprendre ces lignes de champ chaotiques. Spécifiquement, ils ont étudié les conditions qui créent des rubans de courant électrique intense, appelées feuilles courantes.

Les fiches courantes, que l'on croit produit dans le plasma coronal, sont des sites potentiels de reconnexions magnétiques, qui fournissent un mécanisme pour le chauffage extrême de la couronne. De plus, dans les feuilles courantes, le champ électrique atteint un pic et accélère les particules chargées.

"Nous voulons faire un pas en avant pour expliquer la génération spontanée de ces fiches actuelles, " a déclaré Sanjay Kumar, membre de l'équipe de recherche.

La méthode de recherche s'est attachée à permettre un incompressible, magnétofluide thermiquement homogène à conductivité électrique infinie à relaxer par dissipation visqueuse, vers un état final caractérisé. Les calculs ont été rendus cohérents avec la théorie magnétostatique bien acceptée et ont abouti au développement spontané de nappes de courant, ce qui les rend pertinents pour l'étude de l'accélération des particules dans les plasmas astrophysiques.

En utilisant Vikram-100, l'installation de Calcul Haute Performance 100TF du Laboratoire de Recherche Physique, les chercheurs ont simulé la relaxation visqueuse et vérifié une congélation précise du flux, un comportement conservateur qu'une simulation fiable doit démontrer. L'équipe a tracé les intensités maximales des densités de courant de volume pour des tendances spécifiques d'augmentation du chaos du champ magnétique, qui a fourni une mesure de la production de feuilles actuelles. En outre, les amplitudes maximales de la densité de courant volumique ont été trouvées à l'échelle de la résolution numérique utilisée dans la simulation informatique, qui a montré l'échelle attendue du développement actuel de la feuille.

Le simple fait que la valeur maximale de la densité de courant volumique augmente avec l'augmentation du chaos de la ligne de champ magnétique, appelé "chaoticité, " suggère une proportionnalité directe entre l'intensité de la nappe actuelle et la chaotique.

Dans les trois cas étudiés, les chercheurs ont découvert la formation de deux ensembles différents de feuilles de courant. Un ensemble a été disposé le long de l'axe des y, tandis que le second s'est formé dans un endroit différent et à un moment postérieur au premier. De leur analyse de cet événement, l'équipe a déterminé qu'une évolution favorable rapproche les lignes de champ magnétique non parallèles et intensifie les nappes de courant.

Ces simulations fournissent des informations nouvelles et inédites concernant l'influence des lignes de champ magnétique chaotique sur le développement spontané des nappes de courant, et donc des lieux potentiels d'accélération des particules.

"C'est la première fois que nous expliquons le rôle de la ligne de champ chaotique dans la génération de ces nappes de courant spontanées, " Kumar a dit, référence à la communauté scientifique dans son ensemble.