NASA:s Solar Dynamics Observatory har observerat en magnetisk explosion som aldrig har setts förut. I de brännande övre delarna av solens atmosfär, en prominens – en stor slinga av material som lanserades av ett utbrott på solytan – började falla tillbaka till solens yta. Men innan den kunde göra det, framträdandet sprang in i ett morrande av magnetfältslinjer, utlöste en magnetisk explosion.

Forskare har tidigare sett det explosiva snäppet och omställningen av trassliga magnetfältlinjer på solen - en process som kallas magnetisk återkoppling - men aldrig en som hade utlösts av ett närliggande utbrott. Observationen, som bekräftar en decennium gammal teori, kan hjälpa forskare att förstå ett nyckelmysterium om solens atmosfär, bättre förutsäga rymdväder, och kan också leda till genombrott i de kontrollerade fusions- och laboratorieplasmaexperimenten.

"Detta var den första observationen av en extern drivkraft för magnetisk återanslutning, sa Abhishek Srivastava, solforskare vid Indian Institute of Technology (BHU), i Varanasi, Indien. "Detta kan vara mycket användbart för att förstå andra system.  T.ex. Jordens och planetariska magnetosfärer, andra magnetiserade plasmakällor, inklusive experiment i laboratorieskala där plasma är mycket diffusivt och mycket svårt att kontrollera."

Tidigare har en typ av magnetisk återkoppling känd som spontan återkoppling setts, både på solen och runt jorden. Men denna nya explosionsdrivna typ – kallad forcerad återanslutning – hade aldrig setts direkt, trodde att det först teoretiserades för 15 år sedan. De nya observationerna har just publicerats i Astrofysisk tidskrift .

Den tidigare observerade spontana återanslutningen kräver en region med precis de rätta förhållandena – som att ha ett tunt ark av joniserad gas, eller plasma, som endast svagt leder elektrisk ström — för att uppstå. Den nya typen, tvingad återanslutning, kan hända på ett större antal platser, som i plasma som har ännu lägre motstånd mot att leda en elektrisk ström. Dock, det kan bara inträffa om det finns någon typ av utbrott som utlöser det. Utbrottet klämmer plasma och magnetfält, får dem att återansluta.

Medan solens virrvarr av magnetfältslinjer är osynliga, de påverkar ändå materialet runt dem – en soppa av ultraheta laddade partiklar som kallas plasma. Forskarna kunde studera denna plasma med hjälp av observationer från NASA:s Solar Dynamics Observatory, eller SDO, tittar specifikt på en våglängd av ljus som visar partiklar uppvärmda 1-2 miljoner kelvin (1,8-3,6 miljoner F).

Observationerna gjorde det möjligt för dem att direkt se den påtvingade återkopplingshändelsen för första gången i solkoronan - solens översta atmosfäriska lager. I en serie bilder tagna över en timme, en framträdande plats i koronan kunde ses falla tillbaka in i fotosfären. På väg, framträdandet sprang in i ett morrande av magnetfältslinjer, vilket får dem att återansluta i en distinkt X-form.

Spontan återanslutning erbjuder en förklaring till hur varm solatmosfären är – mystiskt nog, koronan är miljontals grader varmare än lägre atmosfäriska lager, en gåta som har fått solforskare i årtionden att leta efter vilken mekanism som driver värmen. Forskarna tittade på flera ultravioletta våglängder för att beräkna plasmatemperaturen under och efter återkopplingshändelsen. Uppgifterna visade att framträdande, vilket var ganska coolt i förhållande till den blåsiga koronan, fick värme efter evenemanget. Detta tyder på att tvångsåterkoppling kan vara ett sätt att värma koronan lokalt. Spontan återanslutning kan också värma plasma, men påtvingad återanslutning verkar vara en mycket effektivare värmare – vilket höjer plasmatemperaturen snabbare, högre, och på ett mer kontrollerat sätt.

Medan en framträdande plats var drivkraften bakom denna återkopplingshändelse, andra solutbrott som blossar och koronala massutkastningar, kan också orsaka tvångsåterkoppling. Eftersom dessa utbrott driver rymdvädret – skurarna av solstrålning som kan skada satelliter runt jorden – kan en förståelse för påtvingad återkoppling hjälpa modellbyggare att bättre förutsäga när störande laddade partiklar med hög energi kan komma i fart på jorden.

Att förstå hur magnetisk återkoppling kan framtvingas på ett kontrollerat sätt kan också hjälpa plasmafysiker att reproducera återkoppling i labbet. Detta är i slutändan användbart inom laboratorieplasma för att kontrollera och stabilisera dem.

Forskarna fortsätter att leta efter fler påtvingade återkopplingshändelser. Med fler observationer kan de börja förstå mekaniken bakom återkopplingen och ofta kan det hända.

"Vår tanke är att påtvingad återkoppling finns överallt, " sa Srivastava. "Men vi måste fortsätta att observera det, att kvantifiera det, om vi vill bevisa det."