Mot slutet av 2017, en massiv ny region av magnetfält bröt ut på solens yta bredvid en befintlig solfläck. Den kraftfulla kollisionen av magnetisk energi producerade en serie potenta solflammor, orsakar turbulenta rymdväderförhållanden på jorden. Dessa var de första blossarna som fångades, i deras utveckling ögonblick för ögonblick, av NJIT:s då nyligen öppnade Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA) radioteleskop.

I forskning publicerad i tidskriften Vetenskap , solforskarna som spelade in dessa bilder har för första gången någonsin identifierat exakt när och var explosionen släppte energin som värmde upp utsprutande plasma till energier motsvarande 1 miljard grader i temperatur.

Med data som samlats in i mikrovågsspektrat, de har kunnat tillhandahålla kvantitativa mätningar av den magnetiska fältstyrkan som utvecklas direkt efter blossens antändning och har spårat dess omvandling till andra energiformer – kinetiska, termisk och supertermisk — som driver blossens explosiva 5-minuters resa genom korona.

Hittills, dessa förändringar i koronans magnetfält under en flare eller andra storskaliga utbrott har kvantifierats endast indirekt, från extrapolationer, till exempel, av magnetfältet uppmätt vid fotosfären – solens ytskikt sett i vitt ljus. Dessa extrapolationer tillåter inte exakta mätningar av de dynamiska lokala förändringarna av magnetfältet på platserna och på tidsskalor som är tillräckligt korta för att karakterisera blossens energiutsläpp.

"Vi har kunnat peka ut den mest kritiska platsen för den magnetiska energifrigöringen i koronan, sa Gregory Fleishman, en framstående forskningsprofessor i fysik vid NJIT:s Center for Solar-Terrestrial Research och författare till artikeln. "Detta är de första bilderna som fångar mikrofysiken i en flare - den detaljerade kedjan av processer som sker på små rumsliga och tidsskalor som möjliggör energiomvandlingen."

Genom att mäta minskningen av magnetisk energi, och den samtidiga styrkan av det elektriska fältet i regionen, de kan visa att de två överensstämmer med lagen om energihushållning således kan kvantifiera partikelaccelerationen som driver solflammen, inklusive tillhörande utbrott och plasmauppvärmning.

Dessa grundläggande processer är desamma som de som sker i de mest kraftfulla astrofysiska källorna, inklusive gammastrålning, samt i laboratorieexperiment av intresse för både grundforskning och generering av praktisk fusionsenergi.

Med 13 antenner som arbetar tillsammans, EOVSA tar bilder på hundratals frekvenser i intervallet 1-18 GHz, inklusive optisk, ultraviolett, röntgenstrålar och radiovåglängder, inom en sekund. Den här förbättrade förmågan att titta in i blossens mekanik öppnar nya vägar för att undersöka de mest kraftfulla utbrotten i vårt solsystem, som antänds genom återkoppling av magnetfältslinjer på solens yta och drivs av lagrad energi i dess korona.

"Mikrovågsutstrålning är den enda mekanismen som är känslig för den koronala magnetfältsmiljön, så det unika, högkadens EOVSA mikrovågsspektralobservationer är nyckeln till att möjliggöra denna upptäckt av snabba förändringar i magnetfältet, " noterade Dale Gary, en framstående professor i fysik vid NJIT, EOVSA:s direktör och medförfattare till tidningen. "Mätningen är möjlig eftersom de högenergielektroner som färdas i det koronala magnetfältet dominant avger sin magnetiskt känsliga strålning i mikrovågsområdet."

Innan EOVSA:s observationer, det fanns inget sätt att se det stora området av rymden över vilken högenergipartiklar accelereras och sedan blir tillgängliga för ytterligare acceleration av de kraftfulla chockvågorna som drivs av flareutbrottet, som, om det är riktat mot jorden, kan förstöra rymdfarkoster och utsätta astronauter i fara.

"Kopplingen mellan de flareaccelererade partiklarna och de som accelereras av stötar är en viktig del i vår förståelse av vilka händelser som är godartade och vilka som utgör ett allvarligt hot, " sa Gary.

Drygt två år efter att den utökade arrayen började fungera, den genererar automatiskt mikrovågsbilder av solen och gör dem tillgängliga för forskarsamhället dagligen. När solaktiviteten ökar under loppet av den 11-åriga solcykeln, de kommer att användas för att tillhandahålla de första dagliga koronala magnetogrammen, kartor över magnetfältstyrka 1, 500 miles över solens yta.