Ny metode forudsiger stealth solstorme, før de forårsager geomagnetisk kaos på Jorden

Den 23. juli 2012, menneskeheden slap for teknologisk og økonomisk katastrofe. En diffus sky af magnetiseret plasma i form af et slankt legetøj i titusindvis af kilometer på tværs blev slynget fra Solen med en hastighed på hundreder af kilometer i sekundet.

Denne koronale masseudstødning (CME) missede lige Jorden, fordi dens oprindelse på Solen vendte væk fra vores planet på det tidspunkt. Havde den ramt Jorden, satellitter kan være blevet deaktiveret, elnet rundt om i verden slået ud, GPS systemer, selvkørende biler, og elektronik sidder fast, og jernbanespor og rørledninger beskadiget. Omkostningerne ved den potentielle skade er blevet anslået til mellem 600 milliarder dollars og 2,6 milliarder dollars alene i USA.

Mens CME'er så store som begivenheden i 2012 er sjældne, mindre skader på Jorden cirka en gang hvert tredje år. CME'er har brug for mellem en og et par dage for at nå Jorden, efterlader os lidt tid til at forberede os på den potentielle geomagnetiske storm. De nuværende bestræbelser på at begrænse enhver skade inkluderer at styre satellitter ud af fare eller omdirigere strømbelastningen fra elektriske net. Men mange CME'er - kaldet 'stealth CME'er', fordi de ikke producerer nogen klare tegn tæt på Solens overflade - bliver ikke opdaget, før de når Jorden.

Nu, et International Space Science Institute (ISSI) hold af forskere fra USA, Belgien, Storbritannien, og Indien viser, hvordan man opdager potentielt skadelige stealth CME'er, spore dem tilbage til deres oprindelsesområde på Solen, ekstrapolere deres bane, og forudsige, om de vil ramme Jorden. Resultaterne blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Grænser i astronomi og rumvidenskab .

Visualisering af det usynlige

"Stealth CME'er har altid udgjort et problem, fordi de ofte stammer fra højere højder i Solens korona, i områder med svagere magnetfelter. Dette betyder, at i modsætning til normale CME'er - som typisk vises tydeligt på Solen som dæmpninger eller lysere - er stealth CME'er normalt kun synlige på enheder kaldet coronagraphs designet til at afsløre koronaen, " sagde den tilsvarende forfatter Dr. Erika Palmerio, en forsker ved Space Sciences Laboratory ved University of California i Berkeley.

"Hvis du ser en CME på en koronagraf, du ved ikke hvor på Solen det kom fra, så du kan ikke forudsige dens bane og vil ikke vide, om den vil ramme Jorden før for sent."

Palmerio fortsatte:"Men her viser vi, at mange stealth CME'er faktisk kan detekteres i tide, hvis de nuværende analysemetoder til fjernmåling tilpasses. Enkelt sagt, vi sammenlignede 'almindelige' fjernmålingsbilleder af Solen med det samme billede taget mellem otte og 12 timer tidligere, at fange meget langsomme ændringer i den nedre korona, op til 350,- 000 km fra Solens overflade. I mange tilfælde, disse 'forskelbilleder' afslørede små, tidligere oversete ændringer i løkkerne af magnetfelter og plasma, der slynges fra Solen. Vi zoomer derefter ind på disse med et andet sæt billedbehandlingsteknikker for yderligere at analysere stealth CME's omtrentlige oprindelse, og forudsige, om den er på vej mod Jorden."

Stealth CME'er efterlader oversete skilte

Palmerio og samarbejdspartnere så på fire stealth CME'er, der fandt sted mellem 2008 og 2016. Usædvanligt for stealth CME'er, deres oprindelse på Solen var tilnærmelsesvis kun kendt, fordi NASAs tvillinge STEREO-rumfartøj, lanceret i 2006, havde tilfældigvis fanget dem 'off-lem'. Det betyder, at den blev set uden for Solens skive fra en anden vinkel end fra Jorden.

Med de nye billedbehandlingsteknikker, forfatterne afslørede tidligere uopdaget, små dæmpninger og lysere på Solen i oprindelsesområdet for alle fire stealth CME'er. De konkluderer, at teknikken kan bruges til tidlig påvisning af risikable stealth CME'er.

"Dette resultat er vigtigt, fordi det viser os, hvad vi skal kigge efter, hvis vi ønsker at forudsige indvirkningen på Jorden fra soludbrud, sagde Palmerio.

"Et andet vigtigt aspekt af vores undersøgelse - at bruge geometriske teknikker til at lokalisere en CME's omtrentlige kilderegion og modellere dens 3D-struktur, når den udvider sig og bevæger sig mod Jorden - kan kun implementeres, når vi har flere dedikerede observatorier med forskellige perspektiver, ligesom STEREO-rumfartøjet."

Forfatterne forudser, at den nye europæiske rumfartsorganisations Solar Orbiter, lanceret i februar 2020, vil hjælpe med dette, ligesom lignende initiativer, som i øjeblikket diskuteres af forskere verden over.

"Data fra flere observatorier, analyseret med de teknikker, der er udviklet i vores undersøgelse, kunne også hjælpe med en endnu sværere udfordring:nemlig at opdage såkaldte 'super stealth CME'er', som ikke engang vises på koronagrafi, " sagde medforfatter Dr. Nariaki V Nitta, en seniorforsker ved Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory i Palo Alto, OS.