Wissenschaftler haben die Quelle gefährlicher energiereicher Partikel in der Sonne identifiziert

Wissenschaftler haben die Quelle gefährlicher energiereicher Partikel in der Sonne identifiziert

Die Quelle potenziell gefährlicher Sonnenpartikel, die von der Sonne bei Stürmen in ihrer äußeren Atmosphäre mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen werden, wurde erstmals von Forschern der University of California, Los Angeles und der George Mason University entdeckt.

Diese Teilchen sind hoch geladen und können, wenn sie die Erdatmosphäre erreichen, möglicherweise Satelliten und die elektronische Infrastruktur stören und eine Strahlengefahr für Astronauten und Menschen in Flugzeugen darstellen.

Während des sogenannten Carrington-Ereignisses störte 1859 ein großer Sonnensturm die Telegraphensysteme in ganz Europa und Amerika. In der heutigen Welt, die so stark von der elektronischen Infrastruktur abhängig ist, ist das Schadenspotential viel größer.

Um die Gefahr zu minimieren, versuchen Wissenschaftler zu verstehen, wie diese Partikelströme gebildet werden, um besser vorhersagen zu können, wann sie die Erde beeinflussen könnten.

In einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, analysierten die Forscher die Zusammensetzung von Sonnenenergieteilchen in Richtung Erde und stellten fest, dass sie den gleichen Abdruck haben wie Plasma, das sich tief in der Sonnenkorona nahe der mittleren Region der Sonnenatmosphäre befindet Chromosphäre.

In unserer Studie haben wir zum ersten Mal beobachtet, wo genau die Teilchen der Sonnenenergie auf der Sonne erscheinen. Unsere Daten stützen die Theorie, dass diese hoch geladenen Teilchen aus Plasma stammen, das durch starke Magnetfelder in der Sonnenatmosphäre niedrig gehalten wird. Diese freigesetzten Energieteilchen werden dann durch Eruptionen beschleunigt, die sich mit einer Geschwindigkeit von mehreren tausend Kilometern pro Sekunde fortbewegen, sagen Wissenschaftler.

Energieteilchen können sehr schnell, innerhalb von Minuten oder Stunden, auf die Erde gelangen, und diese Ereignisse dauern mehrere Tage. Derzeit können wir diese Ereignisse nur vorhersagen, wenn sie auftreten, da es sehr schwierig ist, diese Ereignisse vorherzusagen, bevor sie eintreten. Durch ein besseres Verständnis der auf der Sonne ablaufenden Prozesse können wir die Prognosen verbessern, sodass wir bei Ausbruch eines großen Sonnensturms Zeit haben, Maßnahmen zur Risikominderung zu ergreifen.

Der Hauptautor Dr. David Brooks sagte: Unsere Beobachtungen geben einen Einblick in die Herkunft des Materials, das bei mehreren Ereignissen des letzten Sonnenzyklus Sonnenenergieteilchen erzeugt. Wir beginnen jetzt einen neuen Sonnenzyklus, und sobald er beginnt, werden wir dieselben Methoden anwenden, um festzustellen, ob unsere Ergebnisse im Allgemeinen korrekt sind oder ob diese Ereignisse ungewöhnlich sind.

Wir haben das Glück, dass unser Verständnis der Mechanismen hinter Sonnenstürmen und Sonnenenergieteilchen in den kommenden Jahren dank der Daten von zwei Raumfahrzeugen, dem Solar Orbiter und der Parker Solar Probe, die sich näher an die Sonne heranbewegen, wahrscheinlich rasch voranschreiten wird Raumschiff vor.

In der Studie verwendeten die Wissenschaftler Messungen des Wind-Satelliten der NASA zwischen Sonne und Erde, um im Januar 2014 eine Reihe von Strömen von Sonnenenergieteilchen zu analysieren, die jeweils mindestens einen Tag dauerten. Sie verglichen dies mit spektroskopischen Daten des von JAXA betriebenen Hinod-Raumfahrzeugs.

Sie fanden heraus, dass die vom Wind-Satelliten gemessenen Sonnenenergieteilchen dieselbe chemische Signatur haben - eine Fülle von Silizium über Schwefel - wie Plasma, das nahe der Spitze der Chromosphäre der Sonne eingeschlossen ist. Diese Stellen befanden sich am Fuße der heißen Koronarschleifen, dh im unteren Teil des Magnetfelds, und Plasmaschleifen, die sich in die äußere Atmosphäre der Sonne und zurück erstrecken.

Mit einer neuen Technik maß das Team die Stärke des koronalen Magnetfelds an diesen Punkten und stellte fest, dass es im Bereich von 245 bis 550 Gauß sehr hoch ist, was die Theorie bestätigt, dass Plasma durch starke Magnetfelder in der Sonnenatmosphäre eingeschlossen ist bevor sie in den Weltraum ausgestoßen werden.

Sonnenenergieteilchen werden von der Sonne freigesetzt und durch Sonneneruptionen (große Explosionen) oder koronale Massenauswürfe beschleunigt - die Auswürfe riesiger Plasma- und Magnetfeldwolken. Etwa 100 Sonnenpartikelausstoßereignisse treten alle 11 Jahre im Sonnenzyklus auf, obwohl diese Anzahl von Zyklus zu Zyklus variiert.

Jüngste Erkenntnisse stützen die Idee, dass einige Partikel von einer anderen Quelle als dem langsamen Sonnenwind stammen (dessen Ursprung noch diskutiert wird), da sie unter bestimmten Bedingungen in heißen Koronarschleifen im Kern der Quellregion eingeschlossen sind. Ein schnellerer Sonnenwind wird kontinuierlich von der Sonne ausgestrahlt; Seine Kollision mit der Erdatmosphäre könnte das Nordlicht auslösen.

Die im Januar 2014 freigesetzten hochenergetischen Partikel stammten aus einer flüchtigen Region der Sonne, die häufige Sonneneruptionen sowie ein extrem starkes Magnetfeld aufwies. Das als 11944 bekannte Gebiet war zu dieser Zeit eine der größten aktiven Regionen der Sonne und war für Beobachter auf der Erde als Sonnenfleck sichtbar - ein dunkler Fleck auf der Sonnenoberfläche.

Zu dieser Zeit kündigte das NOAA / NWS Space Weather Prediction Center einen schweren Strahlungssturm an, aber es ist bekannt, dass das Sonnenpartikelereignis keine Störung in der Erdatmosphäre verursacht hat, obwohl die Computersysteme des Hinode-Raumfahrzeugs selbst mehrere Partikeltreffer verzeichneten.

Kurz danach wurde die Magnetfeldstärke im Bereich von 11944 in einer separaten Studie gemessen und war mit -8,2 kG eine der höchsten, die jemals auf der Sonne gemessen wurde.