I april och juli 2014 solen sänder ut tre strålar av energiska partiklar i rymden, som var ganska exceptionella:partikelflödena innehöll så stora mängder järn och helium-3, en sällsynt variant av helium, som bara har observerats ett fåtal gånger tidigare. Eftersom dessa extraordinära händelser inträffade på baksidan av vår stjärna, de upptäcktes inte omedelbart. En grupp forskare under ledning av Max Planck-institutet för solsystemforskning (MPS) och institutet för astrofysik vid universitetet i Göttingen (Tyskland) presenterar nu en omfattande analys i Astrofysisk tidskrift . Den är baserad på data från de dubbla rymdsonderna STEREO A och STEREO B, som – vid den tiden fortfarande var i drift – befann sig i en gynnsam observationsposition bakom solen vid den avgörande tidpunkten. För första gången, studien visar ett samband mellan helium-3 och järnrika partikelflöden och spiralformade utbrott av ultraviolett strålning i solens atmosfär. Dessa skulle kunna ge den nödvändiga energin för att accelerera partiklarna ut i rymden.

Plötsliga partikelutsläpp, där vår stjärna upprepade gånger kastar stora mängder laddade och oladdade partiklar ut i rymden, är fortfarande ett mysterium. Vissa av dessa partikelflöden åtföljs av våldsamma solflammor, en plötslig och lokal ökning av solens ljusstyrka, och innehåller upp till 10, 000 gånger mer helium-3 och upp till 10 gånger mer järn än solens atmosfär. Varför accelereras denna extremt sällsynta heliumisotop så effektivt ut i rymden? Och varför stryka? Hur förser solen dessa partiklar med den nödvändiga energin för att katapultera dem i rymden?

"Händelserna, som ägde rum på baksidan av solen i april och juli 2014, var särskilt intensiva och möjliggjorde ovanligt omfattande insikter", säger Dr Radoslav Bučík från MPS. Endast sällan sänder solen ut partikelflöden så kraftigt berikade på helium-3 och tyngre grundämnen ut i rymden – och ofta kommer de inte från "rätt" plats. De flesta rymdsonder som studerar solen gör det från en observationsposition nära jorden. De ser därför bara den sida av solen som är vänd mot jorden. Endast rymdfarkosterna STEREO A och B, som har kretsat om vår stjärna från motsatta sidor sedan 2006, började observera solens bortre sida 2011.

Strax innan kontrollcentralen förlorade kontakten med STEREO B i oktober 2014, båda sonderna bevittnade de "dolda" partikelutbrotten den 30 april 2014 och den 17 och 20 juli 2014. Utbrotten varade i upp till tre dagar vardera. "Mängden helium-3 och järn i dem ökade lika mycket som i bara en handfull andra kända händelser, " Bučík beskriver måtten.

Medan jonteleskopet SIT (Suprathermal Ion Telescope) ombord på STEREO-sonderna registrerade sammansättningen av partikelströmmarna, EUVI-instrumenten (Extreme Ultraviolet Imager), delar av STEREOs instrumentpaket SECCHI (Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation), tittade på deras ursprungsregioner i solens atmosfär. Där, forskarna fann den typiska ökningen av extrem ultraviolett strålning, som vanligtvis åtföljs av partikelhändelser av detta slag, men den här gången i en obekant form:spiralformade rörelser var tydligt igenkännbara.

"Det här är första gången som vi har sett ett vridet strålningsutbrott när källan till helium-3 och järnrika partikelflöden, " säger Bučík. Strålningen orsakas av het plasma som rör sig längs de ständigt virvlande och föränderliga magnetfältslinjerna i solens atmosfär. När dessa fältlinjer omgrupperas, det kan bli ett plötsligt frisläppande av energi. "De spiralformade magnetfälten verkar effektivt förse helium-3 och järn i solatmosfären med energi - ungefär som en fjäderspole som plötsligt frigörs, " sa Bučík.

"Endast genom att ytterligare utforska denna mekanism kan vi bättre förstå andra solutbrott, säger Dr. Nariaki Nitta från Lockheed Martin Advanced Technology Center i Palo Alto, USA. Forskarnas fokus ligger särskilt på ytterligare en mängd olika partikelhändelser, så kallade coronal mass ejections (CMEs). Energin hos dessa partiklar är mycket hög. De kan leda till solstormar på jorden, som utsätter, till exempel, satelliter. I sällsynta fall, these ejections are also very rich in iron - and then particularly dangerous because of the particles' high mass. The researchers now want to investigate whether these iron-rich particles outbursts, för, are accelerated by helical radiation bursts.