Op 23 juli 2012 de mensheid ontsnapte aan technologische en economische rampen. Een diffuse wolk van gemagnetiseerd plasma in de vorm van een slinky speelgoed van tienduizenden kilometers doorsnee werd van de zon geslingerd met een snelheid van honderden kilometers per seconde.

Deze coronale massa-ejectie (CME) miste de aarde net omdat zijn oorsprong op de zon op dat moment van onze planeet af gericht was. Als het de aarde had geraakt, satellieten zijn mogelijk uitgeschakeld, elektriciteitsnetten over de hele wereld uitgeschakeld, GPS-systemen, zelfrijdende auto's, en elektronica vastgelopen, en spoorlijnen en pijpleidingen beschadigd. De kosten van de potentiële schade worden alleen al in de VS geschat op tussen de $ 600 miljard en $ 2,6 biljoen.

Hoewel CME's zo groot als de gebeurtenis van 2012 zeldzaam zijn, kleinere veroorzaken ongeveer eens in de drie jaar schade op aarde. CME's hebben tussen één en een paar dagen nodig om de aarde te bereiken, waardoor we wat tijd hebben om ons voor te bereiden op de mogelijke geomagnetische storm. Huidige inspanningen om eventuele schade te beperken, zijn onder meer het sturen van satellieten uit de buurt van gevaar of het omleiden van de stroombelasting van elektriciteitsnetten. Maar veel CME's - 'stealth CME's' genoemd omdat ze geen duidelijke tekens dichtbij het oppervlak van de zon produceren - worden pas gedetecteerd als ze de aarde bereiken.

Nutsvoorzieningen, een International Space Science Institute (ISSI) team van wetenschappers uit de VS, België, VK, en India laat zien hoe potentieel schadelijke stealth CME's kunnen worden gedetecteerd, traceren ze terug naar hun regio van oorsprong op de zon, hun traject extrapoleren, en voorspellen of ze de aarde zullen raken. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Grenzen in astronomie en ruimtewetenschappen .

Het onzichtbare visualiseren

"Stealth CME's zijn altijd een probleem geweest, omdat ze vaak op grotere hoogte in de corona van de zon ontstaan, in gebieden met zwakkere magnetische velden. Dit betekent dat in tegenstelling tot normale CME's - die meestal duidelijk op de zon verschijnen als dimmings of ophelderingen - stealth CME's meestal alleen zichtbaar zijn op apparaten die coronagrafen worden genoemd en die zijn ontworpen om de corona te onthullen, " zei de corresponderende auteur Dr. Erika Palmerio, een onderzoeker aan het Space Sciences Laboratory van de University of California in Berkeley.

"Als je een CME op een coronagraaf ziet, je weet niet waar op de zon het vandaan kwam, dus je kunt zijn baan niet voorspellen en pas te laat weten of het de aarde zal raken."

Palmerio vervolgde:"Maar hier laten we zien dat veel stealth-CME's in feite op tijd kunnen worden gedetecteerd als de huidige analysemethoden voor teledetectie worden aangepast. Simpel gezegd, we vergeleken 'gewone' remote sensing-beelden van de zon met hetzelfde beeld dat acht tot twaalf uur eerder werd genomen, om zeer langzame veranderingen in de onderste corona vast te leggen, tot 350, 000 km van het oppervlak van de zon. Vaak, deze 'verschillende beelden' onthulden kleine, eerder over het hoofd gezien veranderingen in de lussen van magnetische velden en plasma die van de zon worden geslingerd. Vervolgens zoomen we hierop in met een andere reeks beeldvormingstechnieken om de geschatte oorsprong van de stealth CME verder te analyseren, en voorspellen of het op weg is naar de aarde."

Stealth CME's laten over het hoofd geziene tekens achter

Palmerio en medewerkers keken naar vier stealth CME's die plaatsvonden tussen 2008 en 2016. Ongebruikelijk voor stealth CME's, hun oorsprong op de zon was ongeveer alleen bekend omdat NASA's tweeling STEREO-ruimtevaartuig, gelanceerd in 2006, had ze toevallig 'off-limb' gevangen. Dit betekent dat het buiten de schijf van de zon vanuit een andere hoek dan vanaf de aarde werd bekeken.

Met de nieuwe beeldvormende technieken de auteurs onthulden eerder onopgemerkt, kleine verduisteringen en verhelderingen op de zon in de regio van oorsprong van alle vier stealth CME's. Ze concluderen dat de techniek kan worden gebruikt voor de vroege detectie van risicovolle stealth CME's.

"Dit resultaat is belangrijk omdat het ons laat zien waar we op moeten letten als we de impact op aarde van zonne-uitbarstingen willen voorspellen, ' zei Palmerio.

"Een ander belangrijk aspect van onze studie - het gebruik van geometrische technieken om het geschatte brongebied van een CME te lokaliseren en de 3D-structuur ervan te modelleren terwijl deze zich uitbreidt en naar de aarde beweegt - kan alleen worden geïmplementeerd als we meer toegewijde observatoria met verschillende perspectieven hebben, zoals het STEREO-ruimtevaartuig."

De auteurs voorspellen dat de nieuwe Solar Orbiter van de European Space Agency, gelanceerd in februari 2020, zal hierbij helpen, net als soortgelijke initiatieven die momenteel wereldwijd door onderzoekers worden besproken.

"Gegevens van meer observatoria, geanalyseerd met de technieken die in ons onderzoek zijn ontwikkeld, zou ook kunnen helpen bij een nog moeilijkere uitdaging:namelijk het detecteren van zogenaamde 'super stealth CME's', die niet eens op coronagrafen verschijnen, " zei co-auteur Dr. Nariaki V Nitta, een senior onderzoeker bij Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory in Palo Alto, ONS.