Plasmaastrofysiker vid KU Leuven har skapat den första självkonsekventa simuleringen av de fysikaliska processer som sker under en solfloss. Forskarna använde flamländska superdatorer och en ny kombination av fysiska modeller.

Solflammor är explosioner på solens yta som frigör en enorm mängd energi, motsvarande en biljon "Little Boy"-atombomber som exploderar samtidigt. I extrema fall, solflammor kan inaktivera radioanslutningar och kraftverk på jorden, men de ligger också till grund för fantastiska rymdväderfenomen. Norrskenet, till exempel, är kopplade till en solflamma som stör solens magnetfält i sådan utsträckning att en bubbla av solplasma kan fly från solens atmosfär.

Unik simulering

Tack vare satelliter och solteleskop, vi förstår redan ganska mycket om de fysiska processer som äger rum under en solfloss. För en sak, vi vet att solflammor omvandlar energi från magnetfält till värme, ljus och rörelseenergi mycket effektivt.

I naturvetenskapliga läroböcker, dessa processer visualiseras vanligtvis som standardmodellen för 2D-solljus. Detaljerna i denna illustration, dock, har aldrig bekräftats. Detta beror på att det är en enorm utmaning att skapa en helt konsekvent simulering, med tanke på att både makroskopiska effekter (vi pratar flera tiotusentals kilometer här:större än jorden) och mikroskopisk partikelfysik måste tas med i beräkningen.

Forskare vid KU Leuven har nu kunnat skapa en sådan simulering. Som en del av hans doktorandforskning, Wenzhi Ruan arbetade med simuleringen med sina kollegor i teamet av professor Rony Keppens vid KU Leuvens institution för plasmaastrofysik. Forskarna använde flamländska superdatorers beräkningskraft samt en ny kombination av fysikaliska modeller där de mikroskopiska effekterna av accelererade laddade partiklar togs i beaktande i en makroskopisk modell.

Från läroboksillustration till självständig modell

"Vårt arbete gör det också möjligt att beräkna energiomvandlingseffektiviteten för en solfläck, " Professor Rony Keppens förklarar. "Vi kan beräkna denna effektivitet genom att kombinera styrkan av solens magnetfält vid blossens fötter med den hastighet med vilken dessa fötter rör sig. Om vi ​​kan slutföra våra observationer i tid, det är, eftersom allt händer inom en tidsperiod av tiotals sekunder till några minuter."

"Vi omvandlade resultaten av den numeriska simuleringen till virtuella observationer av en solfloss, varvid vi imiterade teleskop i alla relevanta våglängder. Detta gjorde det möjligt för oss att uppgradera standardmodellen för solsken från en läroboksillustration till en verklig modell."