En ny tilgang til forudsigelse af soludbrud

Den nye disciplin rummeteorologi sigter mod pålideligt at forudsige soludbrud, så vi bedre kan beskytte os mod deres virkninger. Brug af 3-D numeriske modeller, et internationalt team ledet af Etienne Pariat, en forsker ved LESIA (Observatoire de Paris / CNRS / Université Paris Diderot / UPMC), har opdaget en proxy, der kunne bruges til at forudsige en udbrudsbegivenhed. Proxyen er forbundet med magnetisk helicitet, som afspejler omfanget af vridning og sammenfiltring af magnetfeltet. Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Astronomi og astrofysik dateret 17. maj 2017.

Soludbrud eller udbrud er et af de mest voldsomme fænomener i solsystemet. De falder sammen med en pludselig, voldsom rekonfiguration af magnetfeltet, frigiver enorme mængder energi, der kan sende milliarder af tons solmateriale ud i rummet med hastigheder på over tusind kilometer i sekundet.

Selvom adskillige parametre er blevet undersøgt, sandsynligheden for at forudsige et større udbrud en dag i forvejen er i øjeblikket ikke større end 40 %. Og alligevel kan de kraftigste udbrud føre til store forstyrrelser på Jorden, forårsager interferens med telekommunikation eller slår ud af elektriske elnet på tværs af hele regioner i verden. Vores teknologier, som i stigende grad er afhængige af elektriske komponenter og af satellitter (GPS, telefoni, etc), er derfor stadig mere følsomme over for solaktivitet, mens sådanne udbrud endda kan bringe astronauters liv i fare.

Et af målene med rummeteorologi er at forudsige solfakler, på samme måde som meteorologiske tjenester varsler storme på Jorden. Leder du efter en forudsigelig parameter, astrofysikerne baserede deres arbejde på 3-D numeriske simuleringer, som bruger computere til at gengive magnetfeltets opførsel i solens atmosfære samt dannelsen af ​​solpletter, hvor udbrud finder sted. Forskerne testede forskellige parametriske simuleringer og analyserede ændringer i magnetisk energi og magnetisk helicitet, en mængde, der måler omfanget af sammenfiltring og vridning af magnetfeltet.

Til deres studie, forskerne udførte computersimuleringer af to scenarier, den ene med et udbrud og den anden uden. Deres indledende beregninger bekræftede, at hverken magnetiske energier eller magnetfeltets samlede helicitet opfyldte kriterierne for en forudsigelsesfaktor. Ved at bruge en kompleks matematisk tilgang baseret på adskillelse af magnetfeltet i flere komponenter, forskerne opnåede med succes en proxy, der var i stand til at forudsige udbrud. Proxyen (som sammenligner to heliciteter i den potentielt eruptive region) forbliver lav i ikke-eruptive scenarier; hvorimod det i hvert andet tilfælde stiger betydeligt før udbruddet (se figurerne).

Studiet, udført som en del af HéliSol-programmet, dermed åbner vejen for mere effektiv prognose af soludbrud. De teoretiske fund skal nu bekræftes ved at analysere observationer af aktive solområder. Dette gøres i øjeblikket som en del af det europæiske Flarecast -projekt, som har til formål at opsætte et automatisk system til forudsigelse af udbrud.