Forskere kan ha oppdaget når og hvordan høyenergipartikler som bomber jorden og andre gjenstander kommer fra voldelige miljøer som f. solens atmosfære.
Disse høyenergipartiklene utgjøre en risiko for delikat satellittteknologi og til astronauter, og kan til og med påvirke fly som flyr over Nordpolen. Selv om forskere har studert disse partiklene i flere tiår, har det vært vanskelig å se et klart mønster for når oppblussing kan dukke opp og dermed forutsi når de kan oppstå.
I ny forskning, basert på simuleringer laget med superdatamaskiner, identifiserte forskere plasmaet i sol‘s ytre atmosfære som kilden til disse høyenergipartiklene.
“Denne spennende nye forskningen vil tillate oss å bedre forutsi opprinnelsen til solenergipartikler og forbedre prognosemodeller for romvær begivenheter, et nøkkelmål for NASA og andre romfartsorganisasjoner og regjeringer over hele kloden,” sa Luca Comiso, en forsker ved Columbia University og medforfatter av studien, i en uttalelse.
I slekt: Solen slapp ut en ny blus, og bildene er fantastiske
Solens ytre atmosfære, koronaen, består av plasma, noe som betyr at de voldsomme forholdene har strippet atomene for elektronene deres. Solforskere mener høyenergipartikler genereres i dette svært turbulente havet av strippede atomer (ioner) og elektroner.
Dette har imidlertid vært vanskelig å studere, fordi plasma beveger seg uberegnelig og uforutsigbart, så det har vært et mysterium om hvordan og når høyenergipartikler genereres.
Comisso og Lorenzo Sironi, også fra Columbia, utviklet simuleringer ved hjelp av superdatamaskiner ved NASA, Columbia og National Energy Research Scientific Computing Center som modellerte den nøyaktige bevegelsen av elektroner og ioner i solplasmaet. Dette skapte en god proxy for koronaen som gir de mest uttømmende dataene ennå om når og hvordan høyenergipartikler dannes i regionen.
Simuleringene viste at magnetiske felt i koronaen kan akselerere elektroner og ioner til nesten lysets hastighetog sender dem ut i verdensrommet.
Forskningen hjelper til med å løse et spørsmål som forskere har tenkt på siden 1949, da Enrico Fermi først begynte å undersøke magnetiske felt i verdensrommet som kilden til høyenergipartikler observert bombardert Jordens atmosfære. Fermis arbeid førte til at fysikere antydet at solens plasma kan være bak mange av disse partiklene, mens andre kastet mot jorden fra det dype rom. Men det har vært utfordrende å bevise denne hypotesen.
Mens teamets resultater var basert på en simulering, var NASAs Parker solsonde kunne bidra til å validere forskningen ytterligere, sa Comiso.
Parker Solar Probe har observert stjernen vår siden romfartøyets oppskyting i 2018. En del av oppdraget er å studere den turbulente ytre atmosfæren til solen. Dette betyr at Parker Solar Probe direkte kan observere fordelingen av høyenergipartikler som genereres i koronaen.
Resultatene av det nye arbeidet har også implikasjoner utover solsystemet. Alle stjerner er hovedsakelig sammensatt av plasma, noe som betyr at det store flertallet av materie som astronomer ser er i denne tilstanden av materie (som ikke er en gass, en væske eller et fast stoff).
En bedre forståelse av hvordan plasma akselererer partikler kan forklare høyenergipartikler sett ikke bare rundt solen og andre stjerner, men også rundt andre kosmiske objekter, som nøytronstjerner og svarte hull.
Det åpner døren for ytterligere simuleringer som kan se på hvor fjernt stjernersorte hull og nøytronstjerner genererer sine egne høyenergipartikler.
“Resultatene våre fokuserer på solen, men kan også sees på som et utgangspunkt for bedre å forstå hvordan høyenergipartikler produseres i fjernere stjerner og rundt sorte hull,” sa Comisso. “Vi har bare skrapet på overflaten av hva superdatamasimuleringer kan fortelle oss om hvordan disse partiklene blir født over hele universet.”
Teamets forskning ble publisert 13. september i The Astrophysical Journal Letters.
Følg oss på Twitter @Spacedotcom og på Facebook.