Ein Rätsel, das Astronomen und Physiker seit Jahrzehnten verwirrt, ist dank einer Zusammenarbeit zwischen der Northumbria University und dem führenden US-amerikanischen Luft- und Raumfahrttechnologieunternehmen Lockheed Martin einen Schritt näher an seine Lösung gekommen.
Die Sonnenkorona ist der äußerste Teil der Sonnenatmosphäre und erreicht dennoch Temperaturen, die um Millionen Grad heißer sind als die Sonnenoberfläche. Es wird durch das Magnetfeld der Sonne geformt und angetrieben, aber der genaue Prozess, durch den das Magnetfeld seine Energie auf das koronale Gas überträgt, blieb in den letzten 80 Jahren unklar.
Eine Theorie, bekannt als die Parker-Nanoflare-Theorie, stammt aus dem Jahr 1988 und geht davon aus, dass die Wärme, die entsteht, wenn magnetische Feldlinien innerhalb der Korona brechen und sich wieder verbinden, zu einem plötzlichen Energieausbruch oder „Nanoflare“ führt.
Im Jahr 2021 wurde ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Patrick Antolin aus Northumbria gegründet direkte Beweise gefunden dass diese Wiederverbindung eine sehr schnelle, seitliche Trennung der sich wieder verbindenden Magnetfeldlinien zusammen mit einem Nanoflare erzeugt, wodurch „Nanojets“ entstehen. Dieses Phänomen ist nun das verräterische Zeichen der Nanoflare-Theorie und könnte für die hohe Temperatur der Sonnenkorona verantwortlich sein, wenn es in der Korona vorherrscht.
Allerdings sind Nanojets schwer zu erkennen und vorherzusagen. Alle Bilder und Aufnahmen, die den Prozess in Aktion festhalten, sind reiner Zufall, und es ist wenig darüber bekannt, wie oft Nanojets auftreten und wie sie sich auf die koronale Erwärmung auswirken. Aufgrund der geringen Größe und kurzen Zeitskalen von Nanojets ist es für Instrumente auch schwierig, sie mit den derzeit verfügbaren Auflösungen zu erkennen.
Um weitere Beweise zu sammeln, hat Northumbria Ph.D. Der Student Ramada Sukarmadji arbeitet unter der Leitung von Dr. Patrick Antolin mit Wissenschaftlern des Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory (LMSAL), das Teil des Advanced Technology Center von Lockheed Martin ist, an der Entwicklung von Algorithmen für maschinelles Lernen, die Nanojets automatisch erkennen und aufzeichnen wann sie auftreten.
Ramada ist Mitglied der weltweit führenden Forschungsgruppe für Sonnen- und Weltraumphysik der Northumbria University, die intensiv mit UK Research and Innovation, der UK Space Agency, der European Space Agency, dem UK Met Office und mehr als 40 Industriepartnern – darunter Lockheed – zusammenarbeitet Martin.
Dr. Patrick Antolin ist ein führender Experte für magnetische Rekonnektion und Nanojets. Sein Artikel „Reconnection nanojets in the solar Corona“, veröffentlicht in Naturastronomie berichtete im Jahr 2020 über die erste Entdeckung von Nanojets in Aktion, die zu einer koronalen Erwärmung führten.
Das Team der Northumbria University und von Lockheed Martin wird vorhandene Aufnahmen von Nanojets analysieren, die mit dem Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) der NASA und der Atmospheric Imaging Assembly des Solar Dynamics Observatory (SDO) aufgenommen wurden, die beide vom Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory (LMSAL) entworfen und gebaut wurden , und funktioniert. Das IRIS-Team hat viele Wochen mit Beobachtungen der Entdeckung von Nanojets gewidmet. Anhand dieser Daten wird das Team die Spektral- und Intensitätsprofile identifizieren, die für den Nanojet charakteristisch sind, wenn er auftritt, und mithilfe maschinellen Lernens Algorithmen für die weitere Analyse erstellen.
Über das Forschungsprojekt sagte Ramada: „Dank der Arbeit meines Betreuers Dr. Antolin und anderer wissen wir, dass es Nanojets gibt und dass eine auf Wiederverbindung basierende Erwärmung eine wichtige Rolle dabei spielen könnte, zu erklären, warum die Sonnenkorona so hohe Temperaturen erreicht.“ , im Moment können wir Nanojet-Vorkommen nur mit dem Auge identifizieren – was wir brauchen, ist eine Möglichkeit, sie automatisch zu erkennen, insbesondere angesichts der großen Datenmenge, die für unser Projekt gewonnen wurde.
„Sie sind sehr klein und die begrenzten Beweise, die wir haben, legen nahe, dass es wahrscheinlich mehr sind, als wir denken, aber um sie wirklich besser zu verstehen, müssen wir in der Lage sein, sie zu erkennen, wenn sie auftreten.“
„Durch die Analyse von Daten aus früheren Vorkommnissen von Nanojets können wir einem Computer im Wesentlichen beibringen, Nanojets durch maschinelles Lernen zu identifizieren. Dies wird es uns ermöglichen, zukünftige Ereignisse zu erfassen und unser Verständnis dieses Phänomens und seines Beitrags zur Erwärmung der Korona wirklich zu entwickeln.“ .“
Über Ramadas Forschung sagte Dr. Antolin: „Die Zusammenarbeit mit Ramada an Nanojets war pure Freude. Ihr Lernwille, ihre beeindruckenden Fähigkeiten und ihre große Beredsamkeit machen sie zu einer hervorragenden Forscherin. Sie hat in diesen Jahren erstaunliche Arbeit geleistet, die nicht nur geholfen hat.“ Nanojets als wichtigen Eckpfeiler der Sonnenphysik zu etablieren, ihre Bedeutung aber auch durch weitere einflussreiche Entdeckungen zu steigern.“