Neue Methode erkennt kosmische Bedrohungen durch Extrahieren der 3D-Richtung von Plasmaauswürfen aus 2D-Ultraviolettbildern der Sonne

Ein Team von Wissenschaftlern hat eine neuartige Methode zur frühen Schätzung der Richtung des koronalen Massenauswurfs (CME) im 3D-Raum vorgestellt. Die bahnbrechende Technik mit dem Namen DIRECD („Dimming InfeRred Estimate of CME Direction“) wird entscheidende Daten liefern, um potenzielle negative Auswirkungen auf verschiedene Industrien und technologische Systeme sowohl im Weltraum als auch auf der Erde abzumildern.

Die Ergebnisse der vom internationalen Team durchgeführten Studie werden im veröffentlicht veröffentlicht In Astronomie und Astrophysik. Mittlerweile liegt die Forschungsarbeit bereits vor zugänglich über die arXiv Preprint-Repository.

Koronale Massenauswürfe sind riesige magnetische Plasmablasen, die mit Geschwindigkeiten von mehreren hundert bis mehreren tausend Kilometern pro Sekunde von der Sonne in den umgebenden Weltraum geschleudert werden. Wenn die Blase geladener Teilchen auf die Erde gerichtet ist, kann es beim Auftreffen auf die Magnetosphäre der Erde zu geomagnetischen Stürmen und polaren Polarlichtern kommen, die zu ernsthaften Problemen beim Betrieb weltraum- und bodengestützter technologischer Systeme führen und Strahlungsgefahren für Astronauten darstellen können.

Leider ist die Früherkennung eines koronalen Massenauswurfs derzeit eine große Herausforderung, da er typischerweise erst in einem entwickelten Stadium sichtbar wird, wenn er im Sichtfeld spezieller Instrumente, sogenannter Koronographen, erscheint, die durch Verdeckung eine künstliche Sonnenfinsternis erzeugen Sonnenscheibe um mehrere ihrer Radien. Um dieser Herausforderung zu begegnen und die Ausbreitungsrichtung eines koronalen Massenauswurfs im 3D-Raum frühzeitig abzuschätzen, nutzt die DIRECD-Methode indirekte Spuren koronaler Massenauswürfe auf der Sonne – koronale Verdunkelungen, bei denen es sich um dunkle Bereiche in extrem ultravioletten Bildern handelt.

Verdunkelungen werden durch die Ausdehnung und den Auswurf von Materie aus der Sonnenkorona während eines CME verursacht. Die aktuelle Forschung und die DIRECD-Methode resultierten aus einer früheren Arbeit, in der das Team die Zusammenhänge zwischen der Verdunkelung und der CME-Morphologie aufzeigte und das große Potenzial koronaler Verdunkelungen für die Erkennung und Analyse von CMEs in einem frühen Stadium ihrer Entwicklung demonstrierte.

Shantanu Jain, ein Skoltech-Ph.D. Der Student und Hauptautor der Studie zeigte sich begeistert von den Möglichkeiten der Methode und erklärte: „Unsere Methode kann einen frühen Einblick in die Ausbreitungsrichtung der CME liefern, noch bevor sie von Koronographen an Bord von Satelliten beobachtet wird. Es ist erstaunlich, dass wir das genau können.“ Schätzen Sie 3D-Parameter des CME wie die 3D-Richtung mit nur 2D-Dimminformationen, die aus Sonnenbildern in einem sehr frühen Stadium des Sonnenausbruchs extrahiert wurden.“

„Die Technik wird besonders nützlich für erdgesteuerte Ereignisse sein, da sie die Herausforderungen angeht, die mit der Beurteilung dieser Ereignisse anhand von Koronographen auf der Sonne-Erde-Linie verbunden sind, da sie hauptsächlich die CME-Ausdehnung und nicht die Ausbreitung beobachten. Im Moment nähern wir uns dem Maximum der 11- „Wir werden den jährlichen Sonnenzyklus beobachten und wir sollten mit mehr Sonnenflecken, Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen rechnen, die aus der Sonne ausbrechen“, fügte Tatiana Podladchikova, außerordentliche Professorin bei Skoltech, eine Mitautorin der Studie, hinzu.

Diese bahnbrechende Forschung eröffnet neue Wege zur Weiterentwicklung der Fähigkeiten zur Weltraumwettervorhersage und bietet potenzielle Vorteile für Branchen, die auf Satellitenkommunikation, Fluggesellschaften, Stromnetze, Kommunikation, Transport, Pipelines und Notfalldienste angewiesen sind. Da Solaraktivitäten weiterhin eine entscheidende Rolle in unseren vernetzten Technologiesystemen spielen, bietet die DIRECD-Methode ein wichtiges Instrument zur Verbesserung unserer Fähigkeit, die Auswirkungen von Sonnenstürmen vorherzusagen und abzumildern.

Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit Forschern der NorthWest Research Associates, der Universität Graz und ihrer Sternwarte Kanzelhöhe durchgeführt.