Magnetiske spiralfjedre fremskynder partikler på Solen

I april og juli 2014, solen udsendte tre stråler energiske partikler ud i rummet, der var ganske usædvanlige:partikelstrømmene indeholdt så store mængder jern og helium-3, en sjælden variation af helium, som kun er blevet observeret få gange før. Da disse ekstraordinære begivenheder fandt sted på bagsiden af ​​vores stjerne, de blev ikke opdaget med det samme. En gruppe forskere under ledelse af Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) og Institute for Astrophysics ved University of Göttingen (Tyskland) præsenterer en omfattende analyse nu i Astrofysisk Journal . Den er baseret på data fra de dobbelte rumsonder STEREO A og STEREO B, som - på det tidspunkt stadig begge opererede - befandt sig i en gunstig observationsposition bag Solen på det afgørende tidspunkt. For første gang, undersøgelsen viser en sammenhæng mellem helium-3 og jernrige partikelstrømme og spiralformede udbrud af ultraviolet stråling i solens atmosfære. Disse kunne give den nødvendige energi til at accelerere partiklerne ud i rummet.

Pludselige partikelemissioner, hvor vores stjerne gentagne gange smider store mængder ladede og uladede partikler ud i rummet, er stadig et mysterium. Nogle af disse partikelstrømme ledsages af voldsomme solblusser, en pludselig og lokal stigning i solens lysstyrke, og indeholder op til 10, 000 gange mere helium-3 og op til 10 gange mere jern end solens atmosfære. Hvorfor accelereres denne ekstremt sjældne heliumisotop så effektivt ud i rummet? Og hvorfor jern? Hvordan forsyner solen disse partikler med den nødvendige energi til at kaste dem ud i rummet?

"Begivenhederne, der fandt sted på bagsiden af ​​Solen i april og juli 2014, var særlig intense og gav mulighed for usædvanligt omfattende indsigt ", siger Dr. Radoslav Bučík fra MPS. Kun sjældent udsender Solen partikelstrømme, der er så stærkt beriget med helium-3 og tungere grundstoffer ud i rummet-og ofte stammer de ikke fra det "rigtige" sted. De fleste rumprober, der studerer Solen, gør det fra en observationsposition tæt på Jorden. De ser derfor kun den side af Solen, der vender mod Jorden. Kun rumfartøjet STEREO A og B, som har kredset om vores stjerne fra modsatte sider siden 2006, begyndte at observere solens fjernside i 2011.

Kort før kontrolcentret mistede kontakten til STEREO B i oktober 2014, begge sonder var vidne til de "skjulte" partikeludbrud den 30. april 2014 og 17. og 20. juli 2014. Udbruddene varede op til tre dage hver. "Mængden af ​​helium-3 og jern i dem blev øget lige så meget som i bare en håndfuld andre kendte begivenheder, "Bučík beskriver målingerne.

Mens ionteleskopet SIT (Suprathermal Ion Telescope) om bord på STEREO -sonderne registrerede partikelstrømmene, EUVI -instrumenterne (Extreme Ultraviolet Imager), dele af STEREOs instrumentpakke SECCHI (Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation), kiggede på deres oprindelsesregioner i solens atmosfære. Der, forskerne fandt den typiske stigning i ekstrem ultraviolet stråling, som normalt ledsages af partikelhændelser af denne art, men denne gang i en ukendt form:spiralformede bevægelser var tydeligt genkendelige.

"Dette er første gang, vi har set et snoet strålingsudbrud som kilden til helium-3 og jernrige partikelstrømme, "siger Bučík. Strålingen er forårsaget af varmt plasma, der bevæger sig langs de konstant hvirvlende og skiftende magnetfeltlinjer i Solens atmosfære. Når disse feltlinjer samles igen, der kan være en pludselig frigivelse af energi. "De spiralformede magnetfelter ser ud til effektivt at forsyne helium -3 og jern i solatmosfæren med energi - ligesom en fjederspole, der pludselig frigives, "sagde Bučík.

"Kun ved yderligere at undersøge denne mekanisme kan vi bedre forstå andre soludbrud, " says Dr. Nariaki Nitta of the Lockheed Martin Advanced Technology Center in Palo Alto, USA. The researchers' focus is particularly on a further variety of particle events, so-called coronal mass ejections (CMEs). The energy of these particles is very high. They can lead to solar storms on Earth, which endanger, for eksempel, satellites. In rare cases, these ejections are also very rich in iron - and then particularly dangerous because of the particles' high mass. The researchers now want to investigate whether these iron-rich particles outbursts, også, are accelerated by helical radiation bursts.