Eerst lijkt alles stil. Plotseling, een felle flits verlicht de telescoop. In een handomdraai, stralen van oververhit plasma bloeien tegen de zwartheid van de ruimte.

Vanaf de aarde gezien, zonnevlammen zetten een elegante show neer. Maar deze dansende plasmalinten zijn de granaatscherven van gewelddadige explosies. Het energetische proces dat hen voedt, bekend als magnetische herverbinding, voedt niet alleen fakkels. Magnetische herverbinding bepaalt het gedrag van plasma, of geëlektrificeerd gas, die meer dan 99% van het waarneembare heelal uitmaakt. Maar de capriolen van magnetische herverbinding worden slechts gedeeltelijk begrepen - en uitbarstingen op de zon behoren tot de beste plaatsen om ze te bestuderen.

Daarom Charles Kankelborg, ruimtefysicus aan de Montana State University in Bozeman, lanceert de Extreme ultraviolet Snapshot Imaging Spectrograph, of ESIS, klinkende raket.

ESIS zal een vlucht van 15 minuten maken boven de atmosfeer van de aarde om uitbarstingen waar te nemen in een laag van de zon die het overgangsgebied wordt genoemd. Door subtiele verschuivingen in het licht te observeren, ESIS zal deze explosies terug naar hun bron traceren. Het doel is om te beoordelen of ze bloeien vanaf een enkel punt, of fotografeer in plaats daarvan vanaf veel losgekoppelde locaties. De door NASA gefinancierde raket wordt op 24 september gelanceerd vanaf de White Sands Missile Range in New Mexico. 2019.

Mini-explosies bespioneren

Zonnevlammen werden voor het eerst gedocumenteerd in 1859, maar het duurde nog negentig jaar voordat wetenschappers voorstelden dat magnetische herverbinding de trigger was.

Magnetische herverbinding vindt plaats wanneer twee tegengestelde magnetische veldlijnen tegen elkaar botsen en explosief opnieuw worden geconfigureerd. Wanneer het in fakkels voorkomt, het resultaat is een heldere flits - met effecten die de aarde kunnen bereiken. Zonnevlammen zenden röntgenlicht en energetische deeltjes uit die, als de aarde gericht is, astronauten en satellieten in gevaar kunnen brengen.

Het probleem met het gebruik van fakkels om magnetische herverbinding te bestuderen, is hoe onvoorspelbaar ze zijn. "Het is erg moeilijk om een ​​uitbarsting te plannen tijdens je lancering, zei Kankelborg, lachend. "Maar je kunt op elk moment lanceren en veel explosies zien in het overgangsgebied."

Het zonne-overgangsgebied is een zestig mijl dikke strook zon ingeklemd tussen twee uitersten. Aan de ene kant is de relatief koele, 10 duizend graden Fahrenheit zonne-oppervlak. Op de andere, de oververhitte buitenatmosfeer zo'n 300 keer heter. Het overgangsgebied is de thuisbasis van een hele reeks magnetische uitbarstingen die, hoewel kleiner dan fakkels, komen veel vaker voor.

Van aarde, de meeste van deze uitbarstingen worden dood gezien, een minder dan ideale hoek waardoor ze opgaan in vele andere heldere plekken op de zon. Om echte uitbarstingen te vinden, het ESIS-team gebruikt een veelgebruikte techniek die bekend staat als de Dopplerverschuiving, maar op een manier die is afgestemd op explosieve gebeurtenissen.

Ze beginnen met het feit dat gassen bij bepaalde temperaturen unieke golflengten van licht uitzenden, bekend als hun spectraallijnen. Bijvoorbeeld, op ongeveer 90, 000 graden Fahrenheit, geïoniseerd helium - dat een van zijn twee elektronen heeft verloren - straalt licht uit met een golflengte van 30,4 nanometer. Die golflengte is als de vingerafdruk van helium, een manier om van een afstand te vertellen dat het er is.

Wanneer gassen bewegen, hun spectraallijnen bewegen met hen mee. Dit is de Dopplerverschuiving. Als een gas je nadert, zijn golflengte wordt blauwverschoven, of gekreukt naar het blauwere uiteinde van het spectrum. 30,4 nanometer zou de iets kortere 30,39 nanometer kunnen worden. Licht van een snel weg bewegende bron wordt uitgerekt, of roodverschoven, iets roder worden.

De Doppler-verschuiving vertelt wetenschappers of een lichtbron komt of gaat. Maar wat gebeurt er als het ontploft?

Wanneer spectra exploderen

Afhankelijk van de vorm van de explosie, een spectraallijn kan in tweeën worden gesplitst, of verbreden tot één grote bult. Welke het doet, zal het ESIS-team helpen hun primaire vraag te beantwoorden:of magnetische herverbinding netjes is, of rommelig.

Het bewijs tot nu toe is gemengd. Op een eerdere raketvlucht, Kankelborgs voormalige student Tom Rust observeerde explosies die netjes in tweeën splitsten. De resultaten ondersteunden het nette model. "Maar dat is niet erg overtuigend, omdat we maar naar één golflengte keken, ", zei Kankelborg. Een meer diverse dataset zou een ander verhaal kunnen vertellen. de Interface Region Imaging Spectrograph of IRIS-satelliet, waarvan Kankelborg mede-onderzoeker is, heeft bewijs gezien voor het verbreden van spectraallijnen, ondersteuning van het rommelige model. Aangezien dit waarnemingen waren van verschillende explosies, vergelijken is moeilijk.

De aanstaande vlucht van ESIS zal de eerste kans zijn om recht te zetten wat ze precies zien. Het raketteam coördineert hun waarnemingen met NASA's IRIS en de JAXA/NASA Hinode-missie om deze explosies vanuit al deze observatoria tegelijk te bekijken.

"Als het ons lukt om dezelfde explosieve gebeurtenissen te zien met al deze instrumenten, we zullen een ongelooflijk uitgebreid overzicht hebben, ’ zei Kankelborg.

ESIS zal lanceren op een Black Brant IX-sonde naar een geschatte hoogte van 160 mijl hoog, gedurende vijf minuten totale observatietijd. De raket zal spectraallijnen waarnemen van drie verschillende elementen bij temperaturen tussen 8, 500 graden F en 1,8 miljoen graden F. Na de vlucht, de parachute van de lading zal worden ingezet als deze terug naar de oppervlakte drijft voor herstel.