Net zoals de elastische energie van het elastiekje vrijkomt wanneer het wordt doorgesneden, komt een fractie van de magnetische energie van de zon vrij tijdens een proces dat magnetische herverbinding wordt genoemd. Magnetische herverbinding kan verschillende vormen aannemen, maar ‘een van de eenvoudigste configuraties’, zegt Kazachenko, ‘is wanneer twee tegengesteld gerichte veldlijnen tegen elkaar worden geduwd … de magnetische velden kunnen plotseling van configuratie veranderen en een enorme hoeveelheid energie vrijkomen. , vergelijkbaar met elastiekjes die plotseling kapot gaan."

De vrije magnetische energie die vrijkomt bij magnetische herverbinding wordt opgeslagen in plasmastromen. Elektrische stromen produceren magnetische velden, zoals we zien bij elektromagneten, en geladen deeltjes die zich in het plasma van de zon bewegen, functioneren op dezelfde manier.

Beperkte en uitbarstende uitbarstingen

Hoewel sommige zonnevlammen in verband worden gebracht met CME's, waarbij plasma uit de zonneatmosfeer de ruimte in wordt gespoten, zijn andere dat niet. Als een zonnevlam in verband wordt gebracht met een CME, wordt deze als uitbarstend beschouwd; als het geen bijbehorende CME heeft, wordt het als beperkt beschouwd. Het verschil tussen de twee gaat echter dieper, omdat de mechanismen die bepalen of een uitbarsting beperkt of uitbarstend is, ook kunnen beslissen hoe snel de magnetische velden zich weer zullen verbinden en hoeveel harde röntgen- en gammastraling deze zal uitzenden. /P>

Zoals hun naam doet vermoeden, kunnen beperkte fakkels vanwege beperkende invloeden niet aan de atmosfeer van de zon ontsnappen. Deze invloeden, bekend als omsnoeringsvelden, zijn eveneens magnetisch. Om deze reden hebben actieve gebieden met meer magnetische flux ook sterkere omsnoeringsvelden en is het daarom minder waarschijnlijk dat ze uitbarsten.

Volgens Kazachenko verklaart dit waarom de ingesloten fakkels die ze bestudeerde hogere temperaturen hadden en sneller opnieuw verbinding ondergingen dan uitbarstende fakkels met dezelfde maximale röntgenstraling:"In besloten fakkels gebeurt de herverbinding lager omdat je een zeer sterke omsnoering hebt." veld van het actieve gebied dat niet toestaat dat de structuur omhoog gaat … de velden zijn lager beneden sterker, dus het opnieuw verbinden verloopt veel sneller."

Hoewel de betekenis van een snellere herverbinding misschien niet meteen duidelijk is, legt het onderzoeksartikel uit:"Aangezien hogere herverbindingssnelheden leiden tot meer versnelde ionen en elektronen, zouden grote, opgesloten uitbarstingen efficiënter kunnen zijn in het produceren van ioniserende elektromagnetische straling dan uitbarstende uitbarstingen."

Dit wil niet zeggen dat er meer energie vrijkomt tijdens het opnieuw verbinden van een beperkte fakkel; in feite hebben eruptieve fakkels dezelfde hoeveelheid opnieuw verbonden flux als opgesloten fakkels. Omdat energie sneller vrijkomt in beperkte zonnevlammen, kunnen ze ionen en elektronen uit het plasma van de zon efficiënter versnellen.

Ruimteweer in dit zonnestelsel en daarbuiten

Als het om ruimteweer gaat, krijgen CME's en de geomagnetische stormen die ze kunnen veroorzaken vaak de meeste aandacht. Daar is een goede reden voor:hoewel het zelden voorkomt dat CME's de aarde bereiken, zijn de gevolgen verschrikkelijk als ze dat toch doen.

In het ergste geval zou een geomagnetische storm elektrische transmissieapparatuur beschadigen of vernietigen, waardoor op grote schaal stroomuitval zou ontstaan. Bovendien zou een dergelijke storm bepaalde soorten communicatie verstoren, satelliethardware beschadigen en astronauten en piloten op grote hoogte blootstellen aan potentieel dodelijke straling. Hoewel dit slechts voorspellingen zijn, is het bewijs hiervoor gedeeltelijk gebaseerd op de geomagnetische storm van 1859, die uitgesproken gevolgen had en vonken en branden in telegraafstations veroorzaakte.

Onderzoek zoals dat van Kazachenko draagt ​​bij aan een breder begrip van hoe zonnevlammen werken, waardoor wetenschappers op een dag wellicht nauwkeuriger kunnen voorspellen wanneer ze zullen plaatsvinden en daardoor de ergste gevolgen van een geomagnetische storm kunnen vermijden door mensen de tijd te geven preventieve maatregelen te nemen. Haar studies hebben echter ook bredere implicaties.

"Wat gebeurt er op andere sterren?" vraagt ​​Kazachenko. "Zijn daar uitbarstingen? Zijn daar CME's? Uit recente onderzoeken blijkt dat er duizenden uitbarstingen zijn, maar de CME's, de coronale massa-ejecties, zijn erg moeilijk te bepalen."

Hoewel het mogelijk is dat sterren zoals de zon regelmatig CME’s ondergaan en dat wetenschappers en onderzoekers de meeste ervan eenvoudigweg niet hebben kunnen detecteren, suggereert het huidige bewijs dat beperkte uitbarstingen een grotere rol spelen in het ruimteweer van andere zonnestelsels dan in dit geval. een. Om deze reden kan het ogenschijnlijk minder impactvolle type zonnevlam bepalen of exoplaneten bewoonbaar zijn – een groot belang voor astronomen die op zoek zijn naar exoplaneten die geschikt zijn voor kolonisatie.

"Het is dus een heel fundamentele vraag, zowel … voor de veiligheid van onze apparatuur, maar ook voor het begrijpen van andere planeten", zegt Kazachenko.

Toekomstig onderzoek

Hoewel Kazachenko een unieke eigenschap van opgesloten zonnevlammen heeft ontdekt, is er nog steeds werk aan de winkel, zegt ze. Haar onderzoek suggereert dat beperkte zonnevlammen de magnetische velden sneller opnieuw verbinden en mogelijk geladen deeltjes efficiënter versnellen dan uitbarstende deeltjes, maar de eigenschappen van deze deeltjes vallen buiten het bereik ervan.

Er zou vervolgonderzoek moeten komen, zegt Kazachenko. "Waar je echt kijkt naar de statistische populatie van deeltjesversnelling in beide groepen uitbarstingen... maar dat is waar ik denk dat de toekomst ligt:​​niet slechts naar één enkele gebeurtenis kijken in zeer detail, maar profiteren van deze verbazingwekkende waarnemingen die we nu hebben. Er vliegen daar veel verschillende satellieten, zoals de nieuwe satelliet gelanceerd door NASA en de European Space Agency genaamd Solar Orbiter."

Meer informatie: Maria D. Kazachenko, een database met magnetische en thermodynamische eigenschappen van opgesloten en uitbarstende zonnevlammen, The Astrophysical Journal (2023). DOI:10.3847/1538-4357/ad004e

Aangeboden door de Universiteit van Colorado in Boulder