Stjernemagnetisme:Hvad er der bag de mest strålende lys på himlen?

Rumfysikere ved University of Wisconsin-Madison har netop frigivet hidtil usete detaljer om et bizart fænomen, der driver nordlyset, soludbrud og koronale masseudslip (de største eksplosioner i vores solsystem).

Dataene om såkaldt "magnetisk genforbindelse" kom fra en kvartet af nye rumfartøjer, der måler stråling og magnetiske felter i høj kredsløb om Jorden.

"Vi ser på det hidtil bedste billede af magnetisk genforbindelse i rummet, siger Jan Egedal, en professor i fysik og seniorforfatter til en undersøgelse i Fysisk gennemgangsbreve . Magnetisk genforbindelse er svær at beskrive, men det kan løst defineres som sammensmeltningen af ​​magnetiske felter, der frigiver en forbløffende mængde energi.

Magnetisk genforbindelse forbliver mystisk, især da det "bryder standardloven" for ladede partikler, eller plasma, siger Egedal.

Egedal og kolleger studerede optagelser fra 15. okt. 2016, da Magnetosphere Multiscale-satellitten passerede gennem det punkt, hvor solvinden møder Jordens magnetfelt. "Vores data viser tydeligt, at elektroner pludselig holder op med at følge magnetfelter og zoome ud i en anden retning, proptrækker og drejer. Det beder om forklaring, siger Egedal.

Aktiviteten bekræftede de teoretiske beskrivelser af magnetisk genforbindelse. Men det overtrådte standardloven, der styrer plasmas adfærd - skyer af ladede partikler, der omfatter, for eksempel, solvinden. "Plasmaens fastfrosne lov" siger, at elektroner og magnetfelter altid skal bevæge sig sammen, og pludselig gælder det ikke her, " siger Egedal. "Det er det klareste eksempel, der nogensinde er blevet målt i rummet, og det blæste mit sind."

"Vores ligninger fortæller dig, at genforbindelse ikke kan ske, men det gør det, Egedal siger, "og vores resultater viser os, hvilke faktorer der skal tilføjes til ligningerne. Når loven overtrædes, vi kan få en eksplosion. Selv i Jordens moderate magnetfelt, genforbindelse fra et område kun 10 kilometer på tværs kan ændre plasmabevægelsen tusinder af kilometer væk."

I 1970'erne, teleskoper, der kredsede over jordens beskyttende magnetfelt og atmosfære, begyndte at returnere data om røntgenstråler og andre ikke-synlige typer stråling. Ganske hurtigt, det ældgamle billede af himlen som et stille forhæng af stjerner blev rykket til side, afslører en zoologisk have af mærkelige genstande, kraftige stråler og katastrofale eksplosioner.

Alle skulle forklares, og teoretikere begyndte at fokusere på magnetisk genforbindelse, som var blevet skitseret i 1956. Indtil nu magnetisk genforbindelse er blevet knyttet til:

• Sorte huller, ultratætte genstande med intens tyngdekraft, der forhindrer selv lys i at forlade.
• Pulsarer, som roterer hundredvis af gange i sekundet og udsender gennemtrængende lysfyr.
• Supernovaer, som frigiver energi synlig på tværs af galakserne, når de eksploderer.
• Aktive galaktiske kerner, super-lyse stearinlys, der er synlige fra milliarder af lysårs afstand.

"Næsten alt, hvad vi ved om universet, kommer fra lyset, der når os, " siger Cary Forest, også professor i fysik ved UW-Madison. "Når et af disse fantastiske rumteleskoper ser et massivt udbrud af røntgenstråler, der varer kun titusvis af millisekunder, der kommer fra et objekt i en galakse langt væk, dette gigantiske energiudbrud på så stor en afstand kan afspejle en massiv genforbindelsesbegivenhed."

Men der er mere, Forest tilføjer. "Når neutronstjerner smelter sammen og afgiver røntgenstråler, det er magnetisk genforbindelse. Med disse avancerede kredsende teleskoper, næsten alt, hvad der er interessant, der pludselig slukker, har sandsynligvis et eller andet større genforbindelseselement ved roden."

Magnetisk genforbindelse ligger også til grund for nordlyset ved begge poler, siger Egedal. Når genforbindelsen sker på solsiden af ​​Jorden, som det blev set i den nylige undersøgelse, "det ændrer den magnetiske energi i systemet. Denne energi migrerer til natsiden, og det samme sker der, accelererer partikler til polerne, danner nordlys."

Ud over at give indsigt i rollen af ​​magnetisk genforbindelse i himmeleksplosioner, udbrud og ekstraordinære udledninger af energi, observationerne har en praktisk side i forhold til rumvejr:eksplosioner af ladet stof fra solen kan beskadige satellitter og endda elektrisk udstyr på jorden. Efter et soludbrud i 1989, for eksempel, hele strømsystemet i Quebec blev mørkt, efter at det opfangede en energipuls fra rummet. "På tværs af USA fra kyst til kyst, over 200 problemer med elnet brød ud inden for få minutter efter starten på den magnetiske storm den 13. marts, " skrev NASA.

I dag, Skov noter, moderne forsyningssystemer indeholder kontakter til at afbryde kredsløbet af ledere, der kan blive til antenner, der opfanger en problematisk puls fra solen.

"Hvis vi forstår genforbindelse bedre, måske kan vi forbedre vejrudsigterne i rummet, " siger Egedal. "Vi kan se på solen for at forudsige, hvad der kan ske om to til fire dage, hvilket er, hvor lang tid det tager vinden fra solen at nå Jorden."