Op 30 september 2014, meerdere NASA-observatoria keken naar wat leek op het begin van een zonne-uitbarsting. Een gloeidraad - een kronkelige structuur bestaande uit dicht zonnemateriaal en vaak geassocieerd met zonne-uitbarstingen - rees op van het oppervlak, het winnen van energie en snelheid als het steeg. Maar in plaats van uit te barsten van de zon, het filament stortte in, door onzichtbare magnetische krachten aan stukken gescheurd.

Omdat wetenschappers zoveel instrumenten hadden om de gebeurtenis te observeren, ze konden het hele evenement van begin tot eind volgen, en leg voor het eerst uit hoe het magnetische landschap van de zon een uitbarsting van de zon beëindigde. Hun resultaten zijn samengevat in een paper gepubliceerd in The Astrofysisch tijdschrift op 10 juli, 2017.

"Elk onderdeel van onze waarnemingen was erg belangrijk, " zei Georgios Chintzoglou, hoofdauteur van het artikel en een zonnefysicus bij Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory in Palo Alto, Californië, en de University Corporation for Atmospheric Research in Boulder, Colorado. "Verwijder een instrument, en je bent eigenlijk blind. In de zonnefysica, je moet een goede dekking hebben en meerdere temperaturen observeren - als je ze allemaal hebt, je kunt een mooi verhaal vertellen."

De studie maakt gebruik van een schat aan gegevens die zijn vastgelegd door NASA's Solar Dynamics Observatory, NASA's Interface Region Imaging Spectrograph, Hinode van JAXA/NASA, en verschillende telescopen op de grond ter ondersteuning van de lancering van de door NASA gefinancierde VAULT2.0-sonderingsraket. Samen, deze observatoria kijken naar de zon in tientallen verschillende golflengten van licht die het oppervlak van de zon en de lagere atmosfeer onthullen, waardoor wetenschappers de uitbarsting vanaf het begin door de zonneatmosfeer kunnen volgen - en uiteindelijk begrijpen waarom het vervaagde.

De dag van de mislukte uitbarsting, wetenschappers wezen de VAULT2.0-sonde-raket aan - een suborbitale raket die ongeveer 20 minuten vliegt, gegevens verzamelen van boven de aardatmosfeer gedurende ongeveer vijf van die minuten - in een gebied met intense, complexe magnetische activiteit op de zon, actief gebied genoemd. Het team werkte ook samen met IRIS om zijn waarnemingen op dezelfde regio te concentreren.

"We verwachtten een uitbarsting; dit was die dag het meest actieve gebied op de zon, " zei Angelos Vourlidas, een astrofysicus aan het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, hoofdonderzoeker van het VAULT2.0-project en co-auteur van het artikel. "We zagen het filament omhoog komen met IRIS, maar we zagen het niet uitbarsten in SDO of in de coronagrafen. Zo wisten we dat het mislukt was."

Het landschap van de zon wordt gecontroleerd door magnetische krachten, en de wetenschappers concludeerden dat de gloeidraad een magnetische grens moet hebben bereikt die verhinderde dat de onstabiele structuur uitbarstte. Ze gebruikten deze waarnemingen als input voor een model van de magnetische omgeving van de zon. Net zoals wetenschappers die topografische gegevens gebruiken om de aarde te bestuderen, zonnefysici brengen de magnetische eigenschappen van de zon in kaart, of topologie, om te begrijpen hoe deze krachten zonneactiviteit sturen.

Chintzoglou en zijn collega's ontwikkelden een model dat locaties op de zon identificeerde waar het magnetische veld in het bijzonder werd gecomprimeerd, aangezien snelle afgifte van energie - zoals die ze waarnamen toen de gloeidraad instortte - waarschijnlijker is waar magnetische veldlijnen sterk worden vervormd.

"We hebben de magnetische omgeving van de zon berekend door miljoenen magnetische veldlijnen te volgen en te kijken hoe aangrenzende veldlijnen verbinden en divergeren, " zei Antonia Savcheva, een astrofysicus aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, en co-auteur van het artikel. "De hoeveelheid divergentie geeft ons een maatstaf voor de topologie."

Hun model laat zien dat deze topologie bepaalt hoe zonnestructuren evolueren op het oppervlak van de zon. Typisch, wanneer zonnestructuren met tegengestelde magnetische oriëntaties botsen, ze geven explosief magnetische energie vrij, de atmosfeer verhitten met een uitbarsting en uitbarsten in de ruimte als een coronale massa-ejectie - een enorme wolk van zonnemateriaal en magnetische velden.

Maar op de dag van de bijna-uitbarsting van september 2014, het model gaf aan dat de gloeidraad in plaats daarvan tegen een complexe magnetische structuur werd geduwd, in de vorm van twee iglo's die tegen elkaar zijn ingeslagen. Deze onzichtbare grens, een hyperbolische fluxbuis genoemd, was het resultaat van een botsing van twee bipolaire gebieden op het oppervlak van de zon - een nexus van vier afwisselende en tegengestelde magnetische velden die rijp zijn voor magnetische herverbinding, een dynamisch proces dat explosief grote hoeveelheden opgeslagen energie kan vrijmaken.

"De hyperbolische fluxbuis breekt de magnetische veldlijnen van de gloeidraad en verbindt ze opnieuw met die van de omringende zon, zodat de magnetische energie van de gloeidraad wordt weggenomen, ' zei Chintzoglou.

Deze structuur vreet het filament weg als een houtmolen, spaanders van zonnemateriaal opspuiten en uitbarsting voorkomen. Toen de draad afnam, het model toont aan dat warmte en energie vrijkwamen in de zonneatmosfeer, overeenkomen met de eerste waarnemingen. De gesimuleerde herverbinding ondersteunt ook de waarnemingen van heldere uitwaaierende lussen waar de hyperbolische fluxbuis en het filament elkaar ontmoetten - bewijs voor magnetische herverbinding.

Hoewel wetenschappers hebben gespeculeerd dat een dergelijk proces bestaat, pas toen ze toevallig meerdere waarnemingen van zo'n gebeurtenis hadden, konden ze uitleggen hoe een magnetische grens op de zon een uitbarsting kan stoppen, het strippen van een gloeidraad van energie totdat het te zwak is om uit te barsten.

"Dit resultaat zou onmogelijk zijn geweest zonder de coördinatie van NASA's zonnevloot ter ondersteuning van onze raketlancering, ' zei Vourlidas.

Deze studie geeft aan dat de magnetische topologie van de zon een belangrijke rol speelt bij het al dan niet uitbarsten van een uitbarsting van de zon. Deze uitbarstingen kunnen ruimteweereffecten rond de aarde veroorzaken.

"Het meeste onderzoek is gedaan naar hoe topologie uitbarstingen helpt ontsnappen, " zei Chintzoglou. "Maar dit vertelt ons dat afgezien van het uitbarstingsmechanisme, we moeten ook nadenken over wat de ontluikende structuur in het begin tegenkomt, en hoe het kan worden gestopt."