Tegen het einde van 2017, een enorm nieuw magnetisch veldgebied barstte los op het oppervlak van de zon naast een bestaande zonnevlek. De krachtige botsing van magnetische energie veroorzaakte een reeks krachtige zonnevlammen, veroorzaakt turbulente ruimteweersomstandigheden op aarde. Dit waren de eerste fakkels die werden vastgelegd, in hun voortgang van moment tot moment, door NJIT's toen onlangs geopende Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA) radiotelescoop.

In onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , de zonnewetenschappers die deze beelden hebben opgenomen, hebben voor de eerste keer ooit precies vastgesteld wanneer en waar de explosie de energie vrijgaf die het spuwende plasma verwarmde tot energieën gelijk aan 1 miljard graden in temperatuur.

Met gegevens verzameld in het microgolfspectrum, ze hebben kwantitatieve metingen kunnen leveren van de zich ontwikkelende magnetische veldsterkte direct na de ontsteking van de fakkel en hebben de omzetting in andere energievormen gevolgd - kinetisch, thermisch en superthermisch - die de explosieve reis van 5 minuten door de corona van de fakkel mogelijk maken.

Daten, deze veranderingen in het magnetische veld van de corona tijdens een uitbarsting of andere grootschalige uitbarsting zijn slechts indirect gekwantificeerd, van extrapolaties, bijvoorbeeld, van het magnetische veld gemeten in de fotosfeer - de oppervlaktelaag van de zon gezien in wit licht. Deze extrapolaties laten geen nauwkeurige metingen toe van de dynamische lokale veranderingen van het magnetische veld op de locaties en op tijdschalen die kort genoeg zijn om de energieafgifte van de flare te karakteriseren.

"We hebben de meest kritieke locatie van de magnetische energieafgifte in de corona kunnen lokaliseren, " zei Gregory Fleishman, een vooraanstaand onderzoeksprofessor in de natuurkunde in het NJIT's Center for Solar-Terrestrial Research en auteur van het artikel. "Dit zijn de eerste beelden die de microfysica van een uitbarsting vastleggen - de gedetailleerde keten van processen die plaatsvinden op kleine ruimtelijke en tijdschalen die de energieconversie mogelijk maken."

Door de afname van magnetische energie te meten, en de gelijktijdige sterkte van het elektrische veld in de regio, ze kunnen aantonen dat de twee overeenstemming met de wet van energiebehoud dus in staat zijn om de deeltjesversnelling te kwantificeren die de zonnevlam aandrijft, inclusief de bijbehorende uitbarsting en plasmaverwarming.

Deze fundamentele processen zijn dezelfde als die zich voordoen in de meest krachtige astrofysische bronnen, inclusief gammaflitsen, evenals in laboratoriumexperimenten die van belang zijn voor zowel fundamenteel onderzoek als de opwekking van praktische fusie-energie.

Met 13 antennes die samenwerken, EOVSA maakt foto's op honderden frequenties in het bereik van 1-18 GHz, inclusief optische, ultraviolet, Röntgenstralen en radiogolflengten, binnen een seconde. Dit verbeterde vermogen om in de mechanica van fakkels te kijken, opent nieuwe wegen om de krachtigste uitbarstingen in ons zonnestelsel te onderzoeken, die worden ontstoken door het opnieuw verbinden van magnetische veldlijnen op het oppervlak van de zon en aangedreven door opgeslagen energie in de corona.

"Microgolfemissie is het enige mechanisme dat gevoelig is voor de omgeving van het coronale magnetische veld, dus de unieke, hoge-cadans EOVSA-microgolfspectrale waarnemingen zijn de sleutel tot deze ontdekking van snelle veranderingen in het magnetische veld, " merkte Dale Gary op, een vooraanstaand hoogleraar natuurkunde aan het NJIT, directeur van EOVSA en co-auteur van het artikel. "De meting is mogelijk omdat de hoogenergetische elektronen die in het coronale magnetische veld reizen, hun magnetisch-gevoelige straling dominant uitzenden in het microgolfbereik."

Voorafgaand aan de opmerkingen van EOVSA, er was geen manier om het enorme gebied van de ruimte te zien waarover hoogenergetische deeltjes worden versneld en vervolgens beschikbaar komen voor verdere versnelling door de krachtige schokgolven die worden veroorzaakt door de uitbarsting van de flare, die, indien gericht op de aarde, kan ruimtevaartuigen vernietigen en astronauten in gevaar brengen.

"De verbinding van de flare-versnelde deeltjes met de deeltjes die worden versneld door schokken is een belangrijk onderdeel van ons begrip van welke gebeurtenissen goedaardig zijn en welke een ernstige bedreiging vormen, ' zei Garry.

Iets meer dan twee jaar nadat de uitgebreide reeks in gebruik werd genomen, het genereert automatisch microgolfbeelden van de zon en stelt deze dagelijks beschikbaar aan de wetenschappelijke gemeenschap. Naarmate de zonneactiviteit toeneemt in de loop van de 11-jarige zonnecyclus, ze zullen worden gebruikt om de eerste dagelijkse coronale magnetogrammen te leveren, kaarten van magnetische veldsterkte 1, 500 mijl boven het oppervlak van de zon.