Wetenschappers hebben mogelijk eindelijk gezien hoe de zon een uitbarsting al uren van tevoren aankondigde, en de uitbarsting die werd waargenomen, was een van de krachtigste explosies van onze ster. Op basis van een zeldzame dataset die in de uren voorafgaand aan een enorme zonnevlam werd verzameld, identificeerden wetenschappers een reeks veranderingen in de atmosfeer van de zon die nieuwe aanwijzingen bieden over hoe grote uitbarstingen ontstaan.
Uiteindelijk zouden deze resultaten kunnen helpen bij het verbeteren van ruimteweersvoorspellingen. “Ik had niet verwacht wat ik vond,” vertelde Louis Seyfritz, een promovendus aan het New Jersey Institute of Technology die het nieuwe onderzoek leidde, aan Space.com. Zonnevlammen zijn krachtige uitbarstingen van straling vanuit de zon, veroorzaakt door een plotselinge vrijgave van magnetische energie. De krachtigste van deze uitbarstingen kunnen de radiocommunicatie verstoren, satellieten beschadigen en bijdragen aan geomagnetische stormen die de infrastructuur op aarde beïnvloeden. Maar ondanks tientallen jaren van onderzoek begrijpen wetenschappers nog steeds niet volledig wat de oorzaak is van deze uitbarstingen. Een deel van de uitdaging is praktisch van aard. Hoewel ruimtevaartuigen de zon continu in de gaten houden, is het moeilijk om gedetailleerde waarnemingen te verkrijgen van de omstandigheden die aan een zonnevlam voorafgaan. Instrumenten met hoge resolutie richten zich doorgaans op actieve gebieden waar al zonneactiviteit plaatsvindt, en onderzoekers beginnen vaak pas echt met het volgen van een zonnevlam nadat deze is uitgebroken, wanneer het mogelijk is om het pad ervan door de ruimte te volgen en de mogelijke gevolgen voor de aarde in te schatten.
In het nieuwe onderzoek konden Seyfritz en zijn collega’s gebruikmaken van een buitengewoon gelukkige dataset die de aanloop naar een zonnevlam van klasse X9 vastlegde, die op 3 oktober 2024 uitbarstte. Hun analyse bracht enkele uren voor de uitbarsting verschillende veranderingen in de atmosfeer van de zon aan het licht, wat nieuwe aanwijzingen biedt over hoe grote zonnevlammen ontstaan en mogelijk vroege waarschuwingssignalen voor toekomstige gebeurtenissen aan het licht brengt. Het actieve gebied dat de uitbarsting veroorzaakte, had de voorgaande dagen al verschillende krachtige zonnevlammen voortgebracht, wat wetenschappers ertoe aanzette om meerdere zonne-observatoria op het gebied gericht te houden. Een daarvan was NASA's Interface Region Imaging Spectrograph, of IRIS, een ruimtevaartuig dat is ontworpen om een smal deel van de atmosfeer van de zon tot in het kleinste detail te bestuderen. En inderdaad, omdat IRIS het gebied al observeerde, konden onderzoekers bijna vijf ononderbroken uren aan waarnemingen verzamelen voordat de zonnevlam uitbarstte, wat een zeldzaam kijkje bood in de processen die zich in de atmosfeer van de zon afspeelden vóór de explosie. “Ik koos die gebeurtenis omdat ik verwachtte dat de zonnevlam groot genoeg zou zijn om die tekenen te zien,” zei Seyfritz. “Er zijn er maar heel weinig die zo'n kracht bereiken.”
Aan de hand van gegevens van IRIS hebben de onderzoekers drie eigenschappen van het plasma in de atmosfeer van de zon in kaart gebracht: de helderheid ervan, de beweging ervan naar de waarnemers toe of van hen af, en een grootheid die bekendstaat als de niet-thermische snelheid, een maatstaf voor turbulentie en kleinschalige bewegingen binnen het plasma. Dankzij deze metingen samen kon het team de omstandigheden in de uren voorafgaand aan de zonnevlam reconstrueren, zo blijkt uit de studie. De resultaten toonden aan dat alle drie de eigenschappen ongeveer drie uur voor de uitbarsting begonnen toe te nemen, wat erop wijst dat het magnetisch veld van de zon geleidelijk aan instabieler werd. Een dergelijke langdurige opbouw van signalen voorafgaand aan een zonnevlam wordt zelden waargenomen, aldus Seyfritz. Het team ontdekte ook dat de helderheid, beweging en turbulentie van het plasma vóór de zonnevlam in regelmatige cycli toenamen en afnamen. De ene herhaalde zich om de zeven tot tien minuten, terwijl de andere ongeveer om de 18 tot 21 minuten optrad. De schommelingen waren geconcentreerd nabij een grens waar tegengesteld gerichte magnetische velden elkaar ontmoeten, een gebied waar wetenschappers vermoeden dat magnetische spanning zich opbouwt vóór zonnevlammen.
Wetenschappers weten nog niet precies wat de oorzaak van deze oscillaties is. Ze kunnen het gevolg zijn van golven die zich door de zonneatmosfeer voortbewegen, of van een reeks kleinschalige magnetische reconnectieprocessen die plaatsvinden vóór de grotere uitbarsting. “Als we die oscillaties vóór de zonnevlam waarnemen, kan dat een sterke aanwijzing zijn dat er een zonnevlam op komst is,” vertelde Seyfritz aan Space.com. Ongeveer 15 tot 20 minuten voordat de zonnevlam uitbarstte, leek de atmosfeer van de zon in een meer onstabiele toestand te komen, met toenemende turbulentie en naar buiten stromend plasma, veranderingen die mogelijk wijzen op de plotselinge vrijgave van magnetische energie die zonnevlammen aandrijft, aldus de studie. Geen enkele meting leek op zichzelf een definitief waarschuwingssignaal te geven. In plaats daarvan, aldus Seyfritz, was het de combinatie van toenemende helderheid, stijgende turbulentie en gecoördineerde oscillaties die opviel als een mogelijk voorteken.
Voor alle duidelijkheid: de bevindingen betekenen niet meteen dat wetenschappers zonnevlammen nu uren van tevoren kunnen voorspellen. De studie onderzocht één enkele uitbarsting, en onderzoekers weten nog niet of dezelfde signalen consequent verschijnen vóór andere gebeurtenissen. Om die vraag te beantwoorden, moeten veel meer uitbarstingen worden geanalyseerd, een uitdaging die bemoeilijkt wordt door het gebrek aan geschikte waarnemingen. De volgende stap, aldus Seyfritz, is om na te gaan of dezelfde patronen ook bij een veel grotere steekproef van uitbarstingen naar voren komen. Als dat het geval is, zouden deze kenmerken uiteindelijk kunnen worden opgenomen in toekomstige systemen voor ruimteweerprognoses.
Bron: Space.com
