Apa yang lebih menyenangkan daripada sesuatu yang bertingkah buruk? Dalam hal dinamika matahari, kami tahu banyak, tetapi ada banyak hal yang belum kami pahami. Sebagai contoh, ketika sebuah partikel yang dipenuhi sinar matahari menyambar dari Matahari, garis-garis medan magnetnya dapat melakukan beberapa hal yang tidak terduga - seperti membelah diri dan kemudian menyambung kembali dengan cepat. Menurut teorema pembekuan fluks, garis-garis magnetik ini seharusnya hanya "mengalir menjauh dalam langkah-kunci" dengan partikel-partikel. Mereka harus tetap utuh, tetapi tidak. Ini bukan hanya aturan sederhana yang mereka langgar ... itu adalah hukum fisika.
Apa yang bisa menjelaskannya? Dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam edisi 23 Mei "Nature", tim peneliti interdisipliner yang dipimpin oleh seorang ahli fisika matematika Johns Hopkins mungkin baru saja menemukan penjelasan yang masuk akal. Menurut kelompok itu, faktor yang mendasarinya adalah turbulensi - “sejenis gangguan kekerasan yang sama yang dapat mendorong jet penumpang ketika itu terjadi di atmosfer” - atau yang ditinggalkan saudara Anda setelah dia makan kacang panggang. Dengan menggunakan teknik pemodelan komputer yang terorganisasi dengan baik dan dibangun secara logis, para peneliti dapat mensimulasikan apa yang terjadi ketika garis-garis medan magnet bertemu dengan turbulensi dalam semburan matahari. Berbekal informasi ini, mereka kemudian dapat menyatakan kasus mereka.
"Teorema pembekuan fluks sering menjelaskan hal-hal indah," kata Gregory Eyink, seorang profesor Departemen Matematika dan Statistik Terapan yang merupakan penulis utama studi "Alam". “Tapi dalam kasus lain, gagal total. Kami ingin mencari tahu mengapa kegagalan ini terjadi. "
Apa teorema pembekuan fluks? Mungkin Anda pernah mendengar tentang Hannes Alfvén. Dia adalah seorang insinyur listrik Swedia, fisikawan plasma dan pemenang Hadiah Nobel Fisika 1970 untuk karyanya tentang magnetohydrodynamics (MHD). Ia adalah orang yang bertanggung jawab untuk menjelaskan apa yang sekarang kita kenal sebagai gelombang Alfven - osilasi bepergian frekuensi rendah dari ion dan medan magnet dalam plasma. Nah, sekitar 70 tahun yang lalu, ia muncul dengan pemikiran bahwa garis-garis gaya magnet berlayar bersama fluida lokomotif mirip dengan potongan benang yang mengalir di sepanjang aliran. Seharusnya tidak mungkin bagi mereka untuk istirahat dan kemudian bergabung lagi. Namun, fisikawan surya telah menemukan ini bukan kasus ketika datang ke aktivitas dalam semburan matahari yang sangat kejam. Dalam pengamatan mereka, mereka telah menentukan bahwa garis-garis medan magnet dalam suar ini dapat meregang ke titik putus dan kemudian menyambung kembali dalam waktu yang sangat cepat - hanya 15 menit. Ketika ini terjadi, ia mengeluarkan sejumlah energi yang berlebihan, yang pada gilirannya, memperkuat pembakaran.
"Tapi prinsip pembekuan fluks dari fisika plasma modern menyiratkan bahwa proses dalam korona matahari ini akan memakan waktu jutaan tahun!" Eyink secara animasi menyatakan. "Masalah besar dalam astrofisika adalah tidak ada yang bisa menjelaskan mengapa pembekuan fluks bekerja dalam beberapa kasus tetapi tidak pada yang lain."
Tentu saja, selalu ada spekulasi bahwa turbulensi mungkin merupakan sumber utama dari perilaku yang penuh teka-teki. Waktunya investigasi? Anda bertaruh. Eyink kemudian bergabung dengan kekuatan - dan pikiran - dengan para ahli lain dalam astrofisika, teknik mesin, manajemen data dan ilmu komputer, yang berbasis di Johns Hopkins dan lembaga lainnya. "Karena kebutuhan, ini adalah upaya yang sangat kolaboratif," kata Eyink. “Semua orang menyumbangkan keahlian mereka. Tidak ada orang yang bisa menyelesaikan ini. "
Langkah selanjutnya adalah membuat simulasi komputer - sebuah simulasi yang dapat menduplikasi keadaan plasma dari aktivitas pembakaran matahari dan semua nuansa yang dialami partikel bermuatan selama kondisi yang berbeda. "Jawaban kami sangat mengejutkan," kata Eyink. “Pembekuan fluks magnetik tidak lagi berlaku ketika plasma menjadi turbulen. Sebagian besar fisikawan berharap bahwa pembekuan fluks akan memainkan peran yang lebih besar karena plasma menjadi lebih tinggi kondisinya dan lebih bergejolak, tetapi, pada kenyataannya, pembekuan fluks sepenuhnya. Dalam kejutan yang lebih besar, kami menemukan bahwa gerakan garis-garis medan magnet menjadi benar-benar acak. Maksud saya bukan 'semrawut,' tetapi sebaliknya tidak dapat diprediksi seperti mekanika kuantum. Alih-alih mengalir secara teratur, deterministik, garis medan magnet malah menyebar seperti gumpalan asap yang bergolak. ”
Tentu saja, para ahli surya lainnya merasa mungkin ada jawaban alternatif untuk aktivitas melanggar aturan ini di dalam semburan matahari, tetapi seperti yang dikatakan Eyink, "Saya pikir kami membuat kasus yang cukup menarik bahwa turbulensi saja yang dapat menjelaskan pelanggaran garis-lapangan."
Yang paling menarik adalah upaya kolaboratif anggota tim dari berbagai disiplin ilmu. Itu adalah upaya kelompok yang membantu Eyink untuk datang dengan teori baru ini tentang teka-teki suar surya. "Kami menggunakan metode basis data baru, seperti yang digunakan dalam Sloan Digital Sky Survey, dikombinasikan dengan teknik komputasi berkinerja tinggi dan perkembangan matematika asli," katanya. "Pekerjaan itu membutuhkan perkawinan sempurna antara fisika, matematika, dan ilmu komputer untuk mengembangkan pendekatan baru yang fundamental untuk melakukan penelitian dengan kumpulan data yang sangat besar."
Sebagai kesimpulan, Eyink mencatat jenis penelitian ini mungkin sangat memberi kita pemahaman yang lebih baik tentang semburan matahari dan ejeksi massa koronal. Seperti yang kita ketahui, "cuaca luar angkasa" jenis berbahaya ini dapat berbahaya bagi para astronot, mengganggu satelit komunikasi, dan bahkan bertanggung jawab atas penghentian jaringan tenaga listrik di Bumi. Dan Anda tahu apa artinya ... tidak ada TV satelit dan tidak ada kekuatan untuk menontonnya. Tapi, itu OK
"Aku tidak tinggal larut malam. Tidak peduli untuk pergi. Saya pulang sekitar pukul delapan ... Hanya saya dan radio saya. Jangan salah tingkah '.. Savin' cintaku padamu. "
Sumber Cerita Asli: Siaran Pers Universitas Johns Hopkins.
