I en imponerande uppvisning av himmelsk enuppmaning har forskare upptäckt tidigare osedda plasmavirvlar som virvlar över solens yta. För att den gigantiska eldbollen tydligen inte redan var komplicerad nog.

Upptäckten, gjord av forskare från U.S. National Science Foundation National Solar Observatory (NSF NSO), Max Planck-institutet för solsystemforskning (MPS) i Tyskland och High Altitude Observatory (HAO) i USA, använde NSF Daniel K. Inouye Solar Telescope - världens största - för att upptäcka dessa små virvelvindar. Teleskopet, som är placerat på Hawaii, fångade bilder som var tillräckligt detaljerade för att exponera plasmarrörelser som tidigare varit osynliga, till stor lättnad för solfysiker som höll på att få slut på saker att studera.

"För att upptäcka virvlarna behövde vi lösa strukturer på solytan som är cirka 20 kilometer stora", säger MPS-forskaren Michiel van Noort, medförfattare till studien. "Det är som att försöka se en euromynt från 180 kilometers avstånd, men med ett teleskop istället för en myntstyrd kikare." Teamet använde en bredbandskamera från MPS för att uppnå detta.

Dessa virvlar uppträder längs gränserna av granuler - solens kokande bubbliga ytstrukturer som sträcker sig från 500 till 2 000 kilometer i diameter. Het plasma stiger, svalnar och sjunker, vilket skapar ett mönster som liknar kokande vätska. Nu, för första gången, har forskare löst fransliknande strukturer längs granulkanterna, som utvecklar virvlande rörelser liknande havs vågor som bryts. Vissa av dessa fransar är drygt 20 kilometer breda, vilket är ungefär lika stort som en liten stad, men på solen är det mikroskopiskt.

Forskarna misstänker att dessa virvlar är Kelvin-Helmholtz-instabiliteter, ett fenomen som är välkänt inom fluiddynamik när två vätskor rör sig med olika hastigheter, vilket skapar skjuvkrafter som ger upphov till vågor och virvlar. Samma process sker på jorden i sjöar, moln och till och med i atmosfärerna på Jupiter och Saturnus, så solen är bara med på festen. Vid granulgränserna rör sig intilliggande plasmaskikt med olika hastigheter, vilket ger perfekta förhållanden för dessa instabiliteter.

Men varför ska vi bry oss om små solvirvlar? För att de kan förklara hur solen lagrar och frigör magnetisk energi, inklusive genom nanoutbrott. Nuvarande teorier föreslår att magnetisk energi byggs upp när fältlinjer vrids som en spiralfjäder, och frigörs så småningom genom magnetisk återkoppling. Den stora frågan har varit vad som vrider dessa fältlinjer från första början. Dessa virvlar, som uppträder kontinuerligt där magnetfältet är starkt, kan vara boven i dramat, och vrider fältlinjer som en kosmisk pastamaskin.

Dessutom är mini-virvlarna mycket effektiva på att blanda magnetiserad och icke-magnetiserad plasma, vilket hjälper magnetfält att röra sig från ytan till atmosfären. Detta kan förklara solens snabba 11-åriga magnetiska cykel, som nuvarande modeller har svårt att redogöra för. Virvlarna kan vara den saknade pusselbiten, som visar att minutprocesser, vid gränsen av vår upplösning, signifikant bestämmer vår stjärnas natur.

"De nyupptäckta plasmavirvlarna visar imponerande hur minutprocesser - vid gränsen av vad vi kan upplösa med alla tillgängliga tekniker - signifikant bestämmer vår stjärnas natur", säger Sami K. Solanki, MPS-direktör och medförfattare. Så nästa gång du ser en virvel i ditt badkar, kom ihåg: solen har dem också, och de gör mycket mer än att virvla ditt badvatten.