Kilde til farlige højenergipartikler placeret i Solen

Kilden til potentielt farlige solpartikler, frigivet fra Solen ved høj hastighed under storme i dens ydre atmosfære, er blevet lokaliseret for første gang af forskere ved UCL og George Mason University, Virginia, OS.

Disse partikler er højt ladede og hvis de når jordens atmosfære, kan potentielt forstyrre satellitter og elektronisk infrastruktur, samt udgøre en strålingsrisiko for astronauter og personer i flyvemaskiner. I 1859, under det, der er kendt som Carrington Event, en stor solstorm fik telegrafiske systemer i hele Europa og Amerika til at svigte. Med den moderne verden så afhængig af elektronisk infrastruktur, risikoen for skade er meget større.

For at minimere faren, forskere søger at forstå, hvordan disse strømme af partikler produceres, så de bedre kan forudsige, hvornår de kan påvirke Jorden.

I den nye undersøgelse, udgivet i Videnskabens fremskridt , forskere analyserede sammensætningen af ​​solenergipartikler på vej mod Jorden, og fandt ud af, at de havde det samme "fingeraftryk" som plasma placeret lavt i Solens korona, tæt på midten af ​​solens atmosfære, kromosfæren.

Medforfatter Dr. Stephanie Yardley (UCL Mullard Space Science Laboratory, MSSL) sagde:"I vores undersøgelse har vi for første gang observeret præcis, hvor solenergipartikler kommer fra på Solen. Vores beviser understøtter teorier om, at disse højt ladede partikler stammer fra plasma, der er blevet holdt lavt nede i Solens atmosfære af stærke magnetiske felter. Disse energiske partikler, en gang frigivet, accelereres derefter af udbrud, der rejser med en hastighed på et par tusinde kilometer i sekundet.

"Energetiske partikler kan ankomme til Jorden meget hurtigt, inden for få minutter til et par timer, med disse begivenheder, der varer i dagevis. I øjeblikket, vi kan kun give prognoser for disse begivenheder, mens de finder sted, da det er meget udfordrende at forudsige disse begivenheder, før de indtræffer. Ved at forstå solens processer bedre kan vi forbedre prognoser, så når en stor solstorm rammer, vi har tid til at handle for at reducere risici."

Hovedforfatter Dr. David Brooks (George Mason University og æreslektor ved UCL MSSL) sagde:"Vores observationer giver et fristende indblik i, hvor materialet, der producerer solenergipartikler kommer fra i nogle få begivenheder fra den sidste solcyklus. Vi er starter nu en ny solcyklus, og når det først kommer i gang, vil vi bruge de samme teknikker for at se, om vores resultater generelt er sande, eller hvis disse begivenheder på en eller anden måde er usædvanlige.

"Vi er heldige, fordi vores forståelse af mekanismerne bag solstorme og solenergipartikler sandsynligvis vil udvikle sig hurtigt i de kommende år takket være data, der vil blive opnået fra to rumfartøjer - ESA's Solar Orbiter og NASA Parker Solar Probe - der er på vej tættere på Solen, end noget rumfartøj har været før."

I undersøgelsen, forskere brugte målinger fra NASAs vindsatellit, ligger mellem Solen og Jorden, at analysere en række solenergipartikelstrømme, hver varer mindst en dag, i januar 2014. De sammenlignede dette med spektroskopidata fra det JAXA-ledede Hinode-rumfartøj. (EUV Imaging Spectrometer ombord på rumfartøjet blev bygget af UCL MSSL og Dr. Brooks er medlem af missionens Operations Team i Japan.)

De fandt ud af, at de solenergiske partikler målt af vindsatellitten havde den samme kemiske signatur - en overflod af silicium sammenlignet med svovl - som plasma begrænset tæt på toppen af ​​Solens kromosfære. Disse steder var ved "fodpunkterne" af varme koronale sløjfer - dvs. i bunden af ​​sløjfer af magnetfelt og plasma, der strækker sig ud i Solens ydre atmosfære og tilbage igen.

Ved at bruge en ny teknik, holdet målte den koronale magnetiske feltstyrke ved disse fodpunkter, og fandt ud af, at den var meget høj, i området 245 til 550 Gauss, bekræfter teorien om, at plasmaet holdes nede i Solens atmosfære af stærke magnetfelter forud for dets frigivelse i rummet.

Solenergipartikler frigives fra Solen og accelereres af soludbrud (store eksplosioner) eller koronale masseudstødninger - udstødninger af enorme skyer af plasma og magnetfelt. Omkring 100 solenergipartikelhændelser forekommer hver 11-årig solcyklus, selvom dette tal varierer fra cyklus til cyklus.

De seneste resultater understøtter ideen om, at nogle solenergipartikler stammer fra en anden kilde end den langsomme solvind (hvor oprindelsen stadig diskuteres), da de er indespærret under specifikke forhold i varme koronale sløjfer i kernen af ​​kilderegionen. En hurtigere solvind udsendes kontinuerligt af Solen; dets møde med Jordens atmosfære kan generere nordlys.

De højenergipartikler, der blev frigivet i januar 2014, kom fra et flygtigt område af Solen, som havde hyppige soludbrud og CME'er, og et ekstremt stærkt magnetfelt. Regionen, kendt som 11944, var en af ​​de største aktive områder på Solen på det tidspunkt og var synlig for observatører på Jorden som en solplet - en mørk plet på solens overflade.

En stærk strålingsstormadvarsel blev udstedt på det tidspunkt af NOAA / NWS Space Weather Prediction Center, men den solenergiske partikelhændelse vides ikke at have forårsaget nogen forstyrrelse i Jordens atmosfære, selvom computersystemer på Hinode-rumfartøjet selv registrerede flere partikelhits.

En måling blev taget af magnetfeltstyrken inden for regionen 11944 i en separat undersøgelse kort efter denne tidsperiode, og var en af ​​de højeste nogensinde registreret i Solen - 8,2 kG.