Stora och småskaliga solutbrott kan alla utlösas av en enda process, enligt ny forskning som leder till bättre förståelse av solens aktivitet.

Forskare vid Durham University, STORBRITANNIEN, och NASA:s Goddard Space Flight Center, USA, använde 3D-datorsimuleringar för att visa en teoretisk koppling mellan storskaliga och småskaliga utbrott som tidigare ansågs drivas av olika processer.

De tittade på mekanismen bakom koronala jetstrålar - relativt små skurar av plasma (het gas) från solen - och mycket större koronala massutstötningar (CMEs), där gigantiska moln av plasma och magnetfält blåser ut i rymden i hög hastighet.

Båda typerna av utbrott var kända för att involvera ormliknande filament av tät plasma lågt i solens atmosfär, men fram till nu var det oklart hur de bröt ut i så vitt skilda skalor.

Forskarna upptäckte att glödtrådarna i jetstrålar utlöses när de magnetiska fältlinjerna ovanför dem går sönder och återförenas - en process som kallas magnetisk återkoppling.

Samma process var tidigare känd för att förklara många CME.

Styrkan och strukturen hos magnetfältet runt glödtråden bestämmer vilken typ av utbrott som inträffar, sa forskarna.

Deras resultat publiceras i tidskriften Natur .

Att förstå solutbrott är viktigt eftersom deras elektromagnetiska strålning kan störa radiosändningar och satellitkommunikation, och de kan skjuta ut elektriskt laddade partiklar med hög energi som potentiellt kan utsätta astronauter i fara.

CME hjälper också till att skapa de spektakulära ljusshowerna, eller norrsken, vid båda jordens magnetiska poler, eftersom laddade partiklar som accelereras av CME kolliderar med gaser som syre och kväve i jordens atmosfär.

Den nya studien ger teoretiskt stöd för tidigare observationsforskning som tydde på att koronala jetstrålar orsakas på samma sätt som CME.

De Durham-ledda forskarna sa att deras senaste fynd täckte alla solutbrott från de största CME:erna till de minsta koronala strålarna.

Huvudförfattare Dr Peter Wyper, Royal Astronomical Society Fellow, vid institutionen för matematiska vetenskaper, Durham University, sade:"Man trodde tidigare att det fanns olika drivkrafter för de varierande skalorna av utbrott från solen, men vår forskning ger en teoretisk universell modell för denna aktivitet, vilket är väldigt spännande.

"En större förståelse för solutbrott på alla skalor kan i slutändan hjälpa till att bättre förutsäga solens aktivitet.

"Storskaliga koronala massutkastningar, där enorma mängder solplasma, strålning och högenergipartiklar frigörs, kan påverka utrymmet runt dem, inklusive utrymmet nära jorden.

"De kan störa satellitkommunikation, till exempel, så det är fördelaktigt för oss att kunna förstå och övervaka denna aktivitet."

Forskningen finansierades av Royal Astronomical Society och NASA. Datorsimuleringarna utfördes vid NASA:s Center for Climate Simulation.

Forskarna kallar deras föreslagna mekanism för hur filament leder till utbrott för breakout-modellen, på grund av hur den stressade glödtråden obevekligt trycker mot - och slutligen bryter igenom - dess magnetiska begränsningar ut i rymden.

Medförfattare Dr Richard DeVore, en solfysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center, sa:"Backoutmodellen förenar vår bild av vad som händer vid solen.

"Inom ett enhetligt sammanhang, vi kan öka förståelsen för hur dessa utbrott startas, hur man förutsäger dem, och hur man bättre förstår deras konsekvenser."

I framtiden, forskarna planerar att använda ytterligare simuleringar för att testa sin modell för solutbrott i olika magnetiska konfigurationer, och att studera hur svärmarna av högenergipartiklar, som kan påverka satelliter och astronauter, skjuts upp i rymden av dessa händelser.

Att bekräfta den teoretiska mekanismen kommer att kräva högupplösta observationer av magnetfältet och plasmaflöden i solatmosfären, speciellt runt solens poler där många jetstrålar har sitt ursprung – data som för närvarande inte är tillgängliga.

Tills vidare, forskare ser till kommande uppdrag som NASAs Solar Probe Plus och den gemensamma europeiska rymdorganisationen/NASA Solar Orbiter, som kommer att få nya mätningar av solens atmosfär och magnetfält som härrör från solutbrott.