ทำไมห่วงในบรรยากาศของดวงอาทิตย์จึงเรียบร้อยและเป็นระเบียบ?

ภาพยนตร์ที่ถ่ายในช่วงสุริยุปราคาอาจสร้างสถิติโดยตรงบนโครงสร้างของโคโรนา เมื่อสุริยุปราคาวันที่ 21 ส.ค. เผยให้เห็นบรรยากาศสลัวตามปกติของดวงอาทิตย์ โคโรนาจะดูเหมือนเครือข่ายวนรอบ พัดลม และลำธารที่สลับซับซ้อนและเป็นระเบียบ คุณลักษณะเหล่านี้ติดตามสนามแม่เหล็กของโคโรนา ซึ่งนำพลาสมาโคโรนัลมาสร้างรูปร่างของหลอดและแผ่น

โครงสร้างโคโรนาที่บอบบางเหล่านี้เกิดจากสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวที่มองเห็นได้ของดวงอาทิตย์หรือโฟโตสเฟียร์ สนามแม่เหล็กของโฟโตสเฟียร์นั้นยุ่งเหยิงไม่เหมือนกับโคโรนา Amir Caspi นักฟิสิกส์พลังงานแสงอาทิตย์จากสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ในโบลเดอร์ โคโล กล่าวว่า “มันไม่ใช่พื้นผิวที่นิ่งเหมือนพื้นดิน แต่เหมือนมหาสมุทรมากกว่า” “ไม่ใช่แค่มหาสมุทร มันเหมือนทะเลเดือด”

เนื่องจากเกลียวและลำแสงของโคโรนาล้วนมีต้นกำเนิดมาจากโฟโตสเฟียร์ที่ปั่นป่วน รากของพวกมันจึงควรบิดและหมุนกลับ

“แต่โครงสร้างเหล่านี้ในโคโรนาไม่ได้พันกันและคำรามและมีลักษณะเป็นก้อนเหมือนสาหร่ายทะเลหรือสาหร่ายในมหาสมุทร” แคสปีกล่าว “ดูเหมือนว่าจะยังคงเป็นลูปที่เรียบและเป็นระเบียบ ไม่มีใครเข้าใจว่าทำไม” แคสปิกล่าวว่าเพื่อไม่ให้เกิดเสื่อที่พันกันของโฟโตสเฟียร์ ดังนั้นในช่วงสุริยุปราคา เขาและเพื่อนร่วมงานจะมองหาวาล์วปล่อยซึ่งทำให้ปลอดจากโคโรนา

ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการเคลื่อนที่ของคลื่นในเส้นสนามแม่เหล็กของโคโรนาจะช่วยคลายคำราม คลื่นแม่เหล็กในพลาสมาที่เรียกว่าคลื่นอัลฟเวนนั้นคิดว่าจะกระเพื่อมผ่านเส้นสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ เช่น การสั่นในสายกีตาร์ นักวิจัยได้สังเกตคลื่นอัลฟเวนโดยตรงในโคโรนาตอนล่างภายในรัศมีครึ่งหนึ่งของรัศมีสุริยะของพื้นผิว ( SN: 4/11/09, หน้า 12 ) แต่ไม่ไกลกว่าที่คลื่นที่คล้ายกันซึ่งมีแอมพลิจูดสูงกว่าจะเดินทาง คลื่นในระยะใกล้นั้นอ่อนเกินไปที่จะอธิบายลักษณะของโคโรนา แต่บางทีคลื่นที่อยู่ไกลออกไปอาจทำให้สิ่งต่างๆ สั่นคลอนได้มากพอ

อีกทางเลือกหนึ่งคือการกระตุ้นพลังงานแม่เหล็กตามสมมุติฐานเพียงเล็กน้อยสามารถช่วยคลายความยุ่งเหยิงได้ นาโนแฟลร์และนาโนเจ็ตเหล่านี้จะเหมือนกับเปลวสุริยะ แต่มีพลังงานถึงหนึ่งพันล้าน การจำลองได้แสดงให้เห็นโดยการดับตลอดเวลา นาโนแฟลร์และนาโนเจ็ตสามารถปล่อยพลังงานร่วมกันได้มากพอที่จะทำให้เกิดโครงสร้างบางอย่างของโคโรนา

นักฟิสิกส์พลังงานแสงอาทิตย์ Craig DeForest จากสถาบันวิจัยเซาธ์เวสต์กล่าวว่า “ทั้งสองเป็นอาการของการจัดเรียงใหม่ของสนามแม่เหล็กเล็ก ๆ – การเชื่อมต่อใหม่ของแม่เหล็ก เปลวสุริยะและการปะทุขนาดใหญ่ที่เรียกว่าการพุ่งออกมาของมวลโคโรนาก็เป็นสัญญาณของการเชื่อมต่อใหม่ด้วยแม่เหล็ก แต่ก็ไม่บ่อยพอที่จะอธิบายความเรียบของโคโรนา DeForest กล่าวว่า “เครื่องบินไอพ่นนาโนและ/หรือนาโนแฟลร์ที่อยู่ตรงกลางโคโรนาจะเป็นปืนที่อธิบายได้ว่าทำไมโคโรนาจึงถูกจัดระเบียบเช่นนี้

ไม่มีใครเคยเห็นนาโนแฟลร์หรือนาโนเจ็ทเลย 

ทฤษฎีแนะนำว่ามีขนาดเล็กเกินไปและมองเห็นได้ทีละน้อย แต่ควรมองเห็นได้เป็นเสียงขรมของเสียงป็อปเล็กๆ เมื่อสุริยุปราคาเผยให้เห็นโคโรนาตอนล่าง

การสั่นไหวจากคลื่นอัลฟเวนและการสั่นไหวของแสงนาโนไม่เพียงแต่ช่วยคลายความยุ่งเหยิงของสนามแม่เหล็กเท่านั้น แต่ยังถ่ายเทความร้อนสูงขึ้นสู่โคโรนาด้วย Caspi, DeForest และเพื่อนร่วมงานหวังว่าจะเห็นผลทั้งสองในวันที่ 21 สิงหาคม เมื่อพวกเขาบินกล้องโทรทรรศน์คู่หนึ่งบนเครื่องบินไอพ่นวิจัยระดับความสูงคู่ของ NASA WB-57บนเส้นทางสุริยุปราคา ( SN Online: 8/14/17 )

“เรากำลังถ่ายภาพยนตร์ความเร็วสูงของดวงอาทิตย์และวิเคราะห์สิ่งที่ดูเหมือนคลื่น” แคสปีกล่าว “เราแค่มองโดยรวมที่โครงสร้างของโคโรนา”

นอกจากนี้วิธีการต่างๆ ในการวัดอัตราการขยายยังมีตัวเลขที่แตกต่างกันเล็กน้อย ( SN: 8/6/16, p. 10 ) การวัดจากดาวระเบิดแสดงให้เห็นว่ากาแลคซีที่อยู่ห่างไกลกันมีความเร็ว 73 กิโลเมตรต่อวินาทีสำหรับพื้นที่แต่ละเมกะพาร์เซก (ประมาณ 3.3 ล้านปีแสง) ระหว่างพวกมัน แต่การสังเกตจากพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล แสงโบราณที่เข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับสภาวะของเอกภพยุคแรก พบว่าอัตราการขยายตัวอยู่ที่ 67 กม./วินาที ต่อเมกะพาร์เซก ความขัดแย้งแสดงให้เห็นว่าการวัดอย่างใดอย่างหนึ่งไม่ถูกต้อง หรือทฤษฎีที่อยู่เบื้องหลังพลังงานมืดจำเป็นต้องปรับเปลี่ยน

ดังนั้น แทนที่จะใช้สารเพื่อต่อต้านแรงโน้มถ่วง นักทฤษฎีพยายามอธิบายจักรวาลที่กำลังขยายตัวโดยทำให้แรงโน้มถ่วงลดลงเอง การปรับเปลี่ยนแรงโน้มถ่วงต้องทำให้ระบบสุริยะไม่เสียหาย “มันค่อนข้างยากที่จะสร้างทฤษฎีที่เร่งความเร็วของจักรวาลและไม่ทำลายระบบสุริยะ” Tessa Baker นักจักรวาลวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดผู้เขียนร่วมของบทความอื่นกล่าว

ทฤษฎีเหล่านี้มีรูปแบบหลายร้อยรูปแบบ “สาขาของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงดัดแปลงนี้เป็นสวนสัตว์” เบเกอร์กล่าว บางคนแนะนำว่าแรงโน้มถ่วงรั่วไหลออกเป็นมิติพิเศษของพื้นที่และเวลา อีกหลายคนกล่าวถึงการแพร่กระจายอย่างรวดเร็วของเอกภพด้วยการเพิ่มเอนทิตีลึกลับที่แตกต่างกัน บางทีอาจมีอนุภาคที่ไม่รู้จัก ซึ่งอาจดูดเอาความแรงของแรงโน้มถ่วงออกไปในขณะที่เอกภพมีวิวัฒนาการ

แต่เอนทิตีใหม่จะมีผลกระทบสำคัญอีกอย่างหนึ่ง: มันสามารถชะลอความเร็วของคลื่นแสงได้ คล้ายกับที่แสงเดินทางผ่านน้ำได้ช้ากว่าผ่านอากาศ นั่นหมายความว่าทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับพลังงานมืดต้องใช้คลื่นความโน้มถ่วงในการเดินทางเร็วกว่าแสง ซึ่งไม่จำเป็น