Forskare vid Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech), tillsammans med internationella kollegor, har utvecklat en metod för att studera snabba koronala massutstötningar, kraftfulla skurar av magnetiserad materia från solens yttre atmosfär. Resultaten kan förbättra förståelsen och förutsägelsen av de mest extrema rymdväderhändelserna och deras potential att orsaka starka geomagnetiska stormar som direkt påverkar driften av tekniska system i rymden och på jorden. Resultaten av studien publiceras i Astrofysisk tidskrift .

Koronala massutkastningar är bland de mest energiska eruptiva fenomenen i solsystemet, och huvudkällan till stora rymdväderhändelser. Enorma moln av plasma och magnetiskt flöde kastas ut från solens atmosfär till det omgivande rymden med hastigheter från 100 till 3, 500 km/s. Dessa gigantiska solplasmamoln och de medföljande kraftfulla chockvågorna kan nå vår planet på mindre än en dag, orsakar allvarliga geomagnetiska stormar som utgör faror för astronauter och teknik i rymden och på jorden.

En av de starkaste rymdväderhändelserna inträffade 1859, när en inducerad geomagnetisk storm kollapsade hela telegrafsystemet i Nordamerika och Europa, det viktigaste kommunikationsmedlet för affärs- och personliga kontakter på den tiden. Om en sådan händelse inträffar idag, moderna enheter är inte på något sätt skyddade. En kraftig solstorm kan stänga av elektriciteten, tv-sändningar, internet, och radiokommunikation, leder till betydande kaskadeffekter på många områden i livet. I juli 2012 ett energiutbrott jämförbart med händelsen på 1800-talet inträffade på solen, men vi hade tur eftersom dessa utbrott inte var riktade mot jorden. Enligt vissa experter, skadan från en sådan extrem händelse kan kosta upp till flera biljoner dollar och återställandet av infrastruktur och ekonomi kan ta upp till 10 år. Således, Att förstå och förutse de mest farliga extrema händelserna är av största vikt för att skydda samhället och tekniken mot de globala riskerna med rymdväder.

Den aktuella forskningen är resultatet av ett tidigare arbete av Dr. Alexander Ruzmaikin, en före detta Ph.D. student till akademikern Yakov Zeldovich och Dr Joan Feynman, som har gjort viktiga bidrag till studiet av sol-jord-interaktioner, solvinden och dess påverkan på jordens magnetosfär; hon är yngre syster till Nobelpristagaren Richard Feynman. I den aktuella studien, det visades att de starkaste och mest intensiva geomagnetiska stormarna drivs av snabba koronala massutkastningar som interagerar i interplanetariskt rymden med andra koronala massutkastningar. Sådana interplanetära interaktioner mellan koronala massutkastningar inträffar när de skjuts upp i sekvens, en efter en, från samma aktiva region. Denna typ av utstötning kan karakteriseras med hjälp av konceptet med kluster som genererar ökad partikelacceleration jämfört med det isolerade plasmamolnet. I allmänhet, upptäckten av kluster har viktiga tillämpningar i många andra extrema geofysiska händelser som översvämningar och stora jordbävningar, såväl som inom tvärvetenskapliga områden (hydrologi, telekommunikation, finansiera, och miljöstudier).

"Att förstå egenskaperna hos extrema solutbrott och extrema väderhändelser i rymden kan hjälpa oss att bättre förstå dynamiken och variationen hos solen såväl som de fysiska mekanismerna bakom dessa händelser, " säger första författaren till studien, Dr Jenny Marcela Rodríguez Gómez, forskare vid Skoltech Space Center.

Nu är vi i början av en ny 11-årig cykel av solaktivitet, som, enligt förutsägelserna, kommer inte att vara särskilt stark. "Dock, detta betyder inte att inga extrema händelser kan hända, säger professor Astrid Veronig, medförfattare till studien och chef för Kanzelhöhe-observatoriet vid universitetet i Graz. Historiskt sett, extrema rymdväderhändelser inträffade under inte så starka cykler eller under den fallande fasen av en cykel. På toppen av solcykeln, enorma mängder energi frigörs i form av många solflammor och koronala massutkastningar. medan under den nedåtgående fasen av en cykel ackumuleras energin och kan frigöras i enstaka men mycket kraftfulla händelser.

"Därför, vårt moderna teknologiska samhälle måste ta detta på allvar, studera extrema rymdväderhändelser, och förstår också alla subtiliteter i samspelet mellan solen och jorden. Och vilka stormar än kan rasa, vi önskar alla bra väder i rymden, " säger forskningsmedförfattaren Tatiana Podladchikova, biträdande professor vid Skoltech Space Center.