Först verkar allt tyst. Plötsligt, en ljus blixt lyser upp teleskopet. På ett ögonblick, strålar av överhettad plasma blommar mot rymdens svärta.

Sett från jorden, solflammor satte upp en elegant show. Men dessa dansande plasmaband är splinten av våldsamma explosioner. Den energiska processen som driver dem, känd som magnetisk återkoppling, driver inte bara bloss. Magnetisk återkoppling formar beteendet hos plasma, eller elektrifierad gas, som utgör mer än 99% av det observerbara universum. Ändå är upptågarna med magnetisk återkoppling endast delvis förstådda - och utbrott på solen är bland de bästa platserna att studera dem.

Det är därför Charles Kankelborg, rymdfysiker vid Montana State University i Bozeman, lanserar Extreme ultraviolet Snapshot Imaging Spectrograph, eller ESIS, klingande raket.

ESIS kommer att ta en 15-minuters flygning över jordens atmosfär för att observera utbrott i ett lager av solen som kallas övergångsregionen. Genom att se subtila förändringar i ljus, ESIS kommer att spåra dessa explosioner tillbaka till deras källa. Målet är att bedöma om de blommar från en enda punkt, eller istället skjuta från många frånkopplade platser. Den NASA-finansierade raketen kommer att avfyras från White Sands Missile Range i New Mexico den 24 september, 2019.

Spionerar miniexplosioner

Solflammor dokumenterades första gången 1859, men det dröjde ytterligare nittio år innan forskare föreslog att magnetisk återkoppling var utlösaren.

Magnetisk återkoppling sker när två motsatta magnetfältslinjer stöter in i varandra och explosivt omkonfigureras. När det uppstår i bloss, resultatet är en ljus blixt – med effekter som kan nå jorden. Solflammor avger röntgenljus och energirika partiklar som, om jorden riktas, kan äventyra astronauter och satelliter.

Problemet med att använda bloss för att studera magnetisk återkoppling är bara hur oförutsägbara de är. "Det är väldigt svårt att schemalägga en flare under din lansering, sa Kankelborg, skrattande. "Men du kan starta när som helst och se många explosioner i övergångsregionen."

Solens övergångsregion är sextio mil tjock solskiva inklämd mellan två ytterligheter. På ena sidan är den jämförelsevis coola, 10 tusen grader Fahrenheit solyta. På den andra, den överhettade yttre atmosfären cirka 300 gånger varmare. Övergångsregionen är hem för en mängd magnetiska utbrott som, även om det är mindre än bloss, förekommer mycket oftare.

Från jorden, de flesta av dessa utbrott ses döda, en mindre än idealisk vinkel som gör att de smälter in med många andra ljusa fläckar på solen. För att hitta äkta utbrott, ESIS-teamet använder en ofta använd teknik som kallas dopplerskiftet, men på ett sätt anpassat till explosiva händelser.

De börjar med det faktum att gaser vid vissa temperaturer avger unika våglängder av ljus, kända som deras spektrallinjer. Till exempel, vid ca 90, 000 grader Fahrenheit, joniserat helium – som har förlorat en av sina två elektroner – avger ljus vid en våglängd på 30,4 nanometer. Den våglängden är som heliums fingeravtryck, ett sätt att berätta om det finns på långt håll.

När gaser rör sig, deras spektrallinjer rör sig tillsammans med dem. Detta är Dopplerskiftet. När en gas närmar sig dig, dess våglängd blir blåskiftad, eller scrunched upp mot den blåare änden av spektrumet. 30,4 nanometer kan bli de något kortare 30,39 nanometern. Ljus från en källa som snabbt rör sig bort sträcks ut, eller rödskiftad, blir lite rödare.

Dopplerskiftet talar om för forskarna om en ljuskälla kommer eller går. Men vad händer när det exploderar?

När spektra exploderar

Beroende på formen på explosionen, en spektrallinje kan antingen delas i två, eller bredda till en stor bula. Vilken den gör kommer att hjälpa ESIS-teamet att svara på deras primära fråga:om magnetisk återkoppling är snygg, eller rörigt.

Bevisen hittills är blandade. På en tidigare raketflygning, Kankelborgs tidigare elev Tom Rust observerade explosioner som splittrades rent i två. Resultaten stödde den snygga modellen. "Men det är inte särskilt avgörande, eftersom vi bara tittade på en våglängd, " sa Kankelborg. En mer mångsidig datauppsättning kan berätta en annan historia. Faktum är att, Interface Region Imaging Spectrograph eller IRIS-satelliten, där Kankelborg är medutredare, har sett bevis för att bredda spektrallinjer, stödjer den röriga modellen. Eftersom detta var observationer av olika explosioner, att göra en jämförelse är svårt.

ESIS:s kommande flygning kommer att vara den första chansen att räta ut exakt vad de ser. Raketteamet samordnar sina observationer med NASA:s IRIS och JAXA/NASA Hinode-uppdraget för att se dessa explosioner från alla dessa observatorier på en gång.

"Om vi ​​lyckas se samma explosiva händelser med alla dessa instrument, vi kommer att ha en otroligt omfattande bild, sa Kankelborg.

ESIS kommer att skjuta upp en Black Brant IX raket till en uppskattad höjd av 160 miles hög, under fem minuters total observationstid. Raketen kommer att observera spektrallinjer från tre olika grundämnen vid temperaturer mellan 8, 500 grader F och 1,8 miljoner grader F. Efter flygningen, nyttolastens fallskärm utlöses när den driver tillbaka till ytan för återhämtning.