Ruimtefysici van de Universiteit van Wisconsin-Madison hebben zojuist ongekende details vrijgegeven over een bizar fenomeen dat het noorderlicht aandrijft. zonnevlammen en coronale massa-ejecties (de grootste explosies in ons zonnestelsel).

De gegevens over de zogenaamde "magnetische herverbinding" kwamen van een kwartet nieuwe ruimtevaartuigen die straling en magnetische velden meten in een hoge baan om de aarde.

"We kijken naar het beste beeld tot nu toe van magnetische herverbinding in de ruimte, " zegt Jan Egedal, een professor in de natuurkunde en senior auteur van een studie in Fysieke beoordelingsbrieven . Magnetische herverbinding is moeilijk te beschrijven, maar het kan losjes worden gedefinieerd als de samensmelting van magnetische velden waarbij een verbazingwekkende hoeveelheid energie vrijkomt.

Magnetische herverbinding blijft mysterieus, vooral omdat het "de standaardwet overtreedt" met betrekking tot geladen deeltjes, of plasma, zegt Egedal.

Egedal en collega's bestudeerden opnames van 15 oktober, 2016, toen de Magnetosphere Multiscale-satelliet het punt passeerde waar de zonnewind het magnetische veld van de aarde ontmoet. "Onze gegevens laten duidelijk zien dat elektronen plotseling niet langer magnetische velden volgen en in een andere richting uitzoomen, kurkentrekker en draaien. Dat vraagt ​​om uitleg, ' zegt Egedal.

De activiteit bevestigde de theoretische beschrijvingen van magnetische herverbinding. Maar het schond de standaardwet die het gedrag van plasma's regelt - wolken van geladen deeltjes die bestaan ​​uit:bijvoorbeeld, de zonnewind. "De 'in de wet bevroren plasma' zegt dat elektronen en magnetische velden altijd samen moeten bewegen, en ineens is dat hier niet van toepassing, " zegt Egedal. "Het is het duidelijkste voorbeeld dat ooit in de ruimte is gemeten, en het viel me op."

"Onze vergelijkingen vertellen je dat herverbinding niet kan gebeuren, maar het doet, "Egedal zegt, "en onze resultaten laten ons zien welke factoren aan de vergelijkingen moeten worden toegevoegd. Wanneer de wet wordt overtreden, we kunnen een explosie krijgen. Zelfs in het gematigde magnetische veld van de aarde, herverbinding vanuit een gebied met een doorsnee van slechts 10 kilometer kan de beweging van plasma op duizenden kilometers afstand veranderen."

In de jaren zeventig, telescopen die boven het beschermende magnetische veld en de atmosfeer van de aarde cirkelden, begonnen gegevens over röntgenstralen en andere niet-zichtbare soorten straling te retourneren. Tamelijk snel, het eeuwenoude beeld van de hemel als een stil gordijn van sterren werd opzij geschoven, het onthullen van een dierentuin vol vreemde voorwerpen, krachtige stralen en catastrofale explosies.

Ze moesten allemaal worden uitgelegd, en theoretici begonnen zich te concentreren op magnetische herverbinding, die in 1956 was geschetst. magnetische herverbinding is gekoppeld aan:

• Zwarte gaten, ultradichte objecten met een intense zwaartekracht die zelfs licht verhindert weg te gaan.
• pulsars, die honderden keren per seconde ronddraaien en doordringende lichtbakens uitstralen.
• Supernova's, die energie vrijgeven die zichtbaar is over de sterrenstelsels wanneer ze exploderen.
• Actieve galactische kernen, superheldere kaarsen die zichtbaar zijn vanaf miljarden lichtjaren afstand.

"Bijna alles wat we weten over het universum komt van het licht dat ons bereikt, " zegt Cary Bos, ook een professor in de natuurkunde aan UW-Madison. "Als een van deze fantastische ruimtetelescopen een enorme uitbarsting van röntgenstralen ziet die slechts tientallen milliseconden duurt, afkomstig van een object in een ver weg gelegen sterrenstelsel, deze gigantische uitbarsting van energie op zo'n grote afstand kan een enorme herverbindingsgebeurtenis weerspiegelen."

Maar er is meer, Bos voegt eraan toe. "Als neutronensterren samensmelten en röntgenstraling afgeven, dat is magnetische herverbinding. Met deze geavanceerde in een baan om de aarde draaiende telescopen, zo ongeveer alles wat interessant is, dat gaat ineens af, heeft waarschijnlijk een belangrijk herverbindingselement aan de basis."

Magnetische herverbinding ligt ook ten grondslag aan de aurora's aan beide polen, zegt Egedal. Wanneer er opnieuw verbinding wordt gemaakt aan de zonzijde van de aarde, zoals bleek uit de recente studie, "het verandert de magnetische energie in het systeem. Deze energie migreert naar de nachtzijde, en daar gebeurt hetzelfde, deeltjes versnellen naar de polen, aurora's vormen."

Naast het bieden van inzicht in de rol van magnetische herverbinding in hemelse explosies, uitbarstingen en buitengewone uitstoot van energie, de waarnemingen hebben een praktische kant in termen van ruimteweer:explosies van geladen materie van de zon kunnen satellieten en zelfs elektrische apparatuur op de grond beschadigen. Na een zonnevlam in 1989, bijvoorbeeld, het hele energiesysteem in Quebec werd donker nadat het een energiepuls uit de ruimte had opgevangen. "Over de Verenigde Staten van kust tot kust, meer dan 200 elektriciteitsnetproblemen braken uit binnen enkele minuten na het begin van de magnetische storm van 13 maart, ' schrijft NASA.

Vandaag, Bos notities, moderne nutssystemen bevatten schakelaars om de lus van geleiders te onderbreken die antennes zouden kunnen worden die een problematische puls van de zon opvangen.

"Als we heraansluiting beter begrijpen, misschien kunnen we de ruimteweersvoorspellingen verbeteren, " zegt Egedal. "We kunnen naar de zon kijken om te voorspellen wat er over twee tot vier dagen kan gebeuren, dat is hoe lang de wind van de zon erover doet om de aarde te bereiken."