Rakethold:Er soludbrud rodet, eller pænt?

Først ser alt stille ud. Pludselig, en skarp blitz lyser op i teleskopet. På et øjeblik, stråler af overophedet plasma blomstrer mod rummets mørke.

Set fra Jorden, soludbrud satte et elegant show op. Men disse dansende plasmabånd er granatsplinter af voldsomme eksplosioner. Den energiske proces, der giver næring til dem, kendt som magnetisk genforbindelse, driver ikke kun flares. Magnetisk genforbindelse former plasmas adfærd, eller elektrificeret gas, som udgør mere end 99% af det observerbare univers. Alligevel er løjerne ved magnetisk genforbindelse kun delvist forstået - og udbrud på Solen er blandt de bedste steder at studere dem.

Det er derfor Charles Kankelborg, rumfysiker ved Montana State University i Bozeman, lancerer Extreme ultraviolet Snapshot Imaging Spectrograph, eller ESIS, klingende raket.

ESIS vil tage en 15-minutters flyvning over Jordens atmosfære for at observere udbrud i et lag af Solen kaldet overgangsregionen. Ved at se subtile skift i lyset, ESIS vil spore disse eksplosioner tilbage til deres kilde. Målet er at vurdere, om de blomstrer fra et enkelt punkt, eller i stedet optage fra mange afbrudte steder. Den NASA-finansierede raket vil blive opsendt fra White Sands Missile Range i New Mexico den 24. september, 2019.

Spionerer mini-eksplosioner

Soludbrud blev først dokumenteret i 1859, men det var yderligere halvfems år, før videnskabsmænd foreslog, at magnetisk genforbindelse var udløseren.

Magnetisk genforbindelse opstår, når to modstående magnetfeltlinjer støder ind i hinanden og eksplosivt omkonfigureres. Når det opstår i blus, resultatet er et lyst glimt - med effekter, der kan nå Jorden. Soludbrud udsender røntgenlys og energiske partikler, hvis jorden er rettet, kan bringe astronauter og satellitter i fare.

Problemet med at bruge flares til at studere magnetisk genforbindelse er bare, hvor uforudsigelige de er. "Det er meget svært at planlægge et blus under din opsendelse, sagde Kankelborg, griner. "Men du kan lancere når som helst og se mange eksplosioner i overgangsregionen."

Solens overgangsregion er 60-mile tyk solskive klemt mellem to yderpunkter. På den ene side er det forholdsvis seje, 10 tusinde grader Fahrenheit soloverflade. På den anden, den overophedede ydre atmosfære omkring 300 gange varmere. Overgangsregionen er hjemsted for en række magnetiske udbrud, der, selvom det er mindre end blus, forekomme meget oftere.

Fra Jorden, de fleste af disse udbrud ses døde, en mindre end ideel vinkel, der får dem til at smelte sammen med mange andre lyse pletter på Solen. For at finde ægte udbrud, ESIS-teamet bruger en ofte brugt teknik kendt som Doppler-skiftet, men på en måde skræddersyet til eksplosive begivenheder.

De starter med det faktum, at gasser ved bestemte temperaturer udsender unikke bølgelængder af lys, kendt som deres spektrallinjer. For eksempel, omkring 90, 000 grader Fahrenheit, ioniseret helium - som har mistet en af ​​sine to elektroner - udsender lys ved en bølgelængde på 30,4 nanometer. Den bølgelængde er som heliums fingeraftryk, en måde at fortælle det på langvejs fra.

Når gasser bevæger sig, deres spektrallinjer bevæger sig sammen med dem. Dette er Doppler-skiftet. Når en gas nærmer sig dig, dens bølgelængde bliver blåforskudt, eller scrunched op mod den mere blå ende af spektret. 30,4 nanometer bliver måske de lidt kortere 30,39 nanometer. Lys fra en kilde, der hurtigt bevæger sig væk, strækkes ud, eller rødforskudt, bliver lidt mere rød.

Doppler-skiftet fortæller forskerne, om en lyskilde kommer eller går. Men hvad sker der, når det eksploderer?

Når spektre eksploderer

Afhængigt af eksplosionens form, en spektrallinje kan enten dele sig i to, eller udvides til én stor bump. Hvilken den gør, vil hjælpe ESIS-teamet med at besvare deres primære spørgsmål:om magnetisk genforbindelse er pæn, eller rodet.

Indtil videre er beviserne blandede. På en tidligere raketflyvning, Kankelborgs tidligere elev Tom Rust observerede eksplosioner, der delte sig rent i to. Resultaterne understøttede den pæne model. "Men det er ikke særlig afgørende, fordi vi kun kiggede på én bølgelængde, " sagde Kankelborg. Et mere mangfoldigt datasæt kan fortælle en anden historie. Faktisk, Interface Region Imaging Spectrograph eller IRIS-satellitten, hvor Kankelborg er medforsker, har set beviser for at udvide spektrallinjer, understøtter den rodede model. Da disse var observationer af forskellige eksplosioner, at lave en sammenligning er svært.

ESIS's kommende fly vil være den første chance for at rette op på præcis, hvad de ser. Raketholdet koordinerer deres observationer med NASAs IRIS og JAXA/NASA Hinode-missionen for at se disse eksplosioner fra alle disse observatorier på én gang.

"Hvis det lykkes os at se de samme eksplosive begivenheder med alle disse instrumenter, vi får et utroligt omfattende overblik, sagde Kankelborg.

ESIS vil opsende en Black Brant IX raket til en estimeret højde på 160 miles høj, i fem minutters samlet observationstid. Raketten vil observere spektrallinjer fra tre forskellige grundstoffer ved temperaturer mellem 8, 500 grader F og 1,8 millioner grader F. Efter flyvningen, nyttelastens faldskærm vil udløses, når den driver tilbage til overfladen for at komme tilbage.