De bron van potentieel gevaarlijke zonnedeeltjes, vrijkomt met hoge snelheid van de zon tijdens stormen in de buitenste atmosfeer, is voor het eerst gelokaliseerd door onderzoekers van de UCL en de George Mason University, Virginia, ONS.

Deze deeltjes zijn sterk geladen en als ze de atmosfeer van de aarde bereiken, satellieten en elektronische infrastructuur mogelijk verstoren, evenals een stralingsrisico vormen voor astronauten en mensen in vliegtuigen. in 1859, tijdens wat bekend staat als het Carrington Event, een grote zonnestorm zorgde ervoor dat telegrafische systemen in heel Europa en Amerika faalden. Met de moderne wereld die zo afhankelijk is van elektronische infrastructuur, de kans op schade is veel groter.

Om het gevaar te minimaliseren, wetenschappers proberen te begrijpen hoe deze stromen van deeltjes worden geproduceerd, zodat ze beter kunnen voorspellen wanneer ze de aarde kunnen beïnvloeden.

In de nieuwe studie gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , onderzoekers analyseerden de samenstelling van zonne-energetische deeltjes op weg naar de aarde, en ontdekten dat ze dezelfde "vingerafdruk" hadden als plasma dat zich laag in de corona van de zon bevindt, dicht bij het middelste deel van de atmosfeer van de zon, de chromosfeer.

Co-auteur Dr. Stephanie Yardley (UCL Mullard Space Science Laboratory, MSSL) zei:"In onze studie hebben we voor het eerst precies waargenomen waar zonne-energetische deeltjes op de zon vandaan komen. Ons bewijs ondersteunt theorieën dat deze sterk geladen deeltjes afkomstig zijn van plasma dat laag in de atmosfeer van de zon is gehouden door sterke magnetische velden. Deze energetische deeltjes, eenmaal vrijgelaten, worden vervolgens versneld door uitbarstingen die zich met een snelheid van enkele duizenden kilometers per seconde voortbewegen.

"Energetische deeltjes kunnen heel snel de aarde bereiken, binnen enkele minuten tot enkele uren, met deze gebeurtenissen die dagen duren. Momenteel, we kunnen alleen voorspellingen geven van deze gebeurtenissen zoals ze plaatsvinden, omdat het een grote uitdaging is om deze gebeurtenissen te voorspellen voordat ze zich voordoen. Door de processen van de zon beter te begrijpen, kunnen we voorspellingen verbeteren zodat, wanneer een grote zonnestorm toeslaat, we hebben tijd om te handelen om risico's te verminderen."

Hoofdauteur Dr. David Brooks (George Mason University en Honorary Associate Professor aan UCL MSSL) zei:"Onze waarnemingen bieden een verleidelijke blik in waar het materiaal vandaan komt dat zonne-energetische deeltjes produceert in een paar gebeurtenissen uit de laatste zonnecyclus. We zijn nu een nieuwe zonnecyclus beginnen, en als het eenmaal op gang is, zullen we dezelfde technieken gebruiken om te zien of onze resultaten over het algemeen waar zijn, of als deze gebeurtenissen op de een of andere manier ongebruikelijk zijn.

"We hebben het geluk dat ons begrip van de mechanismen achter zonnestormen en zonne-energetische deeltjes de komende jaren waarschijnlijk snel zal toenemen dankzij gegevens die zullen worden verkregen van twee ruimtevaartuigen - ESA's Solar Orbiter en de NASA Parker Solar Probe - die op weg zijn naar dichter bij de zon dan enig ruimtevaartuig ooit is geweest."

In de studie, onderzoekers gebruikten metingen van NASA's Wind-satelliet, gelegen tussen de zon en de aarde, om een ​​reeks zonne-energetische deeltjesstromen te analyseren, die elk minstens een dag duren, in januari 2014. Ze vergeleken dit met spectroscopiegegevens van het door JAXA geleide Hinode-ruimtevaartuig. (De EUV Imaging Spectrometer aan boord van het ruimtevaartuig is gebouwd door UCL MSSL en Dr. Brooks is lid van het operatieteam van de missie in Japan.)

Ze ontdekten dat de zonne-energetische deeltjes gemeten door de Wind-satelliet dezelfde chemische signatuur hadden - een overvloed aan silicium in vergelijking met zwavel - als plasma dat zich dicht bij de top van de chromosfeer van de zon bevindt. Deze locaties bevonden zich op de "voetpunten" van hete coronale lussen - dat wil zeggen, aan de onderkant van lussen van magnetisch veld en plasma die zich uitstrekken tot in de buitenste atmosfeer van de zon en weer terug.

Door een nieuwe techniek te gebruiken, het team heeft de coronale magnetische veldsterkte op deze voetpunten gemeten, en vond het erg hoog, in het gebied van 245 tot 550 Gauss, bevestigt de theorie dat het plasma in de atmosfeer van de zon wordt vastgehouden door sterke magnetische velden voordat het de ruimte ingaat.

Zonne-energetische deeltjes komen vrij van de zon en worden versneld door zonnevlammen (grote explosies) of coronale massa-ejecties - uitwerpselen van enorme wolken plasma en magnetisch veld. Elke 11-jarige zonnecyclus vinden ongeveer 100 zonne-energetische deeltjesgebeurtenissen plaats, hoewel dit aantal varieert van cyclus tot cyclus.

De laatste bevindingen ondersteunen het idee dat sommige zonne-energetische deeltjes afkomstig zijn van een andere bron dan de langzame zonnewind (waarvan de oorsprong nog steeds wordt besproken), omdat ze onder specifieke omstandigheden zijn opgesloten in hete coronale lussen in de kern van het brongebied. Een snellere zonnewind wordt continu uitgezonden door de zon; zijn ontmoeting met de atmosfeer van de aarde kan het noorderlicht genereren.

De hoogenergetische deeltjes die in januari 2014 vrijkwamen, kwamen uit een vluchtig gebied van de zon met frequente zonnevlammen en CME's, en een extreem sterk magnetisch veld. De regio, bekend als 11944, was destijds een van de grootste actieve gebieden op de zon en was voor waarnemers op aarde zichtbaar als een zonnevlek - een donkere vlek op het oppervlak van de zon.

Er werd destijds een sterk stralingsstormalarm afgegeven door het NOAA / NWS Space Weather Prediction Center, maar het is niet bekend dat de zonne-energetische deeltjesgebeurtenis enige verstoring in de atmosfeer van de aarde heeft veroorzaakt, hoewel computersystemen op het Hinode-ruimtevaartuig zelf verschillende deeltjeshits registreerden.

Kort na deze tijdsperiode werd in een afzonderlijke studie een meting gedaan van de magnetische veldsterkte binnen het gebied 11944, en was een van de hoogste ooit gemeten in de zon - 8,2 kg.