Nieuwe waarnemingen van de Solar Orbiter-missie van de European Space Agency (ESA) hebben onthuld dat zonnevlammen, krachtige uitbarstingen van energie van de zon, worden veroorzaakt door magnetische lawines. Deze ontdekking biedt ongekende duidelijkheid over hoe onze ster energie vrijgeeft in de vorm van hoogenergetische straling, waaronder ultraviolet licht en röntgenstraling. De bevindingen werden gepubliceerd naast gedetailleerde observatiegegevens van een uitbarsting uit de middenklasse die op 30 september 2024 werd vastgelegd.
De bedreiging voor de aarde
Zonnevlammen kunnen leiden tot coronale massa-ejecties (CME’s), dit zijn enorme plasmapluimen die uit de corona van de zon worden uitgestoten. Als deze CME’s de baan van de aarde kruisen, kunnen ze geomagnetische stormen veroorzaken, satellietoperaties verstoren, elektriciteitsnetwerken beschadigen en communicatiesystemen verstoren. Hoewel dergelijke gebeurtenissen zeldzaam zijn, maakt het potentieel voor wijdverbreide verstoring het begrijpen van de oorsprong van uitbarstingen cruciaal voor voorspellende vermogens.
Hoe zonnevlammen werken: een stapsgewijs proces
De ESA Solar Orbiter was tot in detail getuige van de opbouw van een middelgrote uitbarsting. Het proces duurde 40 minuten en begon met kleine magnetische instabiliteiten die snel escaleerden. Wetenschappers hebben waargenomen hoe magnetische veldlijnen steeds strakker werden en braken, waardoor energie vrijkwam in een kettingreactie die leek op een lawine op een berghelling.
Concreet hebben de instrumenten van Solar Orbiter de volgende belangrijke fasen gedetecteerd:
- Magnetische instabiliteit: Een gebogen gloeidraad van magnetische velden begon instabiel te worden, waarbij veldlijnen braken en zich weer met elkaar verbonden.
- Avalanche-ontsteking: Deze eerste herverbindingsgebeurtenissen veroorzaakten een cascade van steeds krachtigere releases, die verschenen als uitbarstingen van licht.
- Onthechting van de gloeidraad: De gloeidraad is losgekomen van zijn ankerpunt op de zon, aangedreven door de zonnewind.
- Culminatie van de uitbarsting: De cascade culmineerde in een uitbarsting van gemiddelde klasse, waarbij het röntgenniveau dramatisch steeg en geladen deeltjes versnelden tot bijna de helft van de lichtsnelheid.
- Post-flare-koeling: Nadat de piekenergie was bereikt, ontspande het magnetische gebied, koelde het plasma af en nam de deeltjesemissie af.
Waarom dit ertoe doet: de voorspelling van overstraling verfijnen
Het onderzoeksteam was verrast toen ze ontdekten dat een grote uitbarsting veroorzaakt kon worden door een reeks kleinere herverbindingsgebeurtenissen. De studie suggereert dat niet alle uitbarstingen het resultaat zijn van enkele, krachtige uitbarstingen, maar eerder het hoogtepunt van deze opeenvolgende verstoringen.
“Deze minuten vóór de uitbarsting zijn uiterst belangrijk, en Solar Orbiter gaf ons een raam recht in de voet van de uitbarsting waar dit lawineproces begon”, zegt Pradeep Chitta, de hoofdonderzoeker.
Beyond Our Sun: implicaties voor de sterrenfysica
Het lawinemodel was eerder voorgesteld om het collectieve gedrag van veel uitbarstingen te verklaren, maar dit is de eerste keer dat het met zoveel duidelijkheid in één gebeurtenis is waargenomen. Deze ontdekking roept nieuwe vragen op: werken alle zonnevlammen op deze manier? En zo ja, is hetzelfde mechanisme dan van toepassing op uitbarstingen op andere sterren, met name op rode dwergen, die bekend staan om hun frequente en krachtige uitbarstingen?
De ESA Solar Orbiter-waarnemingen vormen een grote stap voorwaarts in het begrijpen van hoe fakkels werken. Verder onderzoek zal nodig zijn om te bepalen of het lawinemodel universeel is, maar deze ontdekking heeft al de manier veranderd waarop wetenschappers naar de meest energetische gebeurtenissen op de zon kijken.
De bevindingen onderstrepen het belang van voortdurende zonneobservatie voor het verbeteren van de weersvoorspellingen in de ruimte en het beschermen van kritieke infrastructuur tegen de schadelijke effecten van zonnevlammen.
