Voller Lebenszyklus von Sonneneruptionen

Voller Lebenszyklus von Sonneneruptionen

Zum ersten Mal simulierten die Forscher mithilfe eines einzigen Computermodells den gesamten Lebenszyklus einer Sonneneruption: von der Speicherung von Energie über Tausende Kilometer unter der Sonnenoberfläche bis hin zum Auftreten von verwickelten Magnetfeldlinien, die als helle Fackel ausbrechen.

Diese Visualisierung liefert die Grundlage für zukünftige Modelle der Sonne, mit denen das Wetter eines Sterns in Echtzeit realistisch simuliert werden kann, einschließlich der Bildung von Sonnenflecken, die periodisch zu Flares und koronalen Massenauswürfen führen. Diese Eruptionen sind gefährlich, da sie Stromnetze und Kommunikationsnetze beschädigen, Satelliten deaktivieren und das Leben von Astronauten bedrohen können.

In der neuen Studie zeichnet der komplexe Simulator die Entstehung einer Sonneneruption realistischer auf als frühere Versuche. Darüber hinaus umfasst es das Emissionsspektrum von Licht im Zusammenhang mit Fackeln. Die Arbeit erlaubt es uns, die Art der Fackeln nicht nur bei der sichtbaren Wellenlänge, sondern auch bei ultravioletten, extremen ultravioletten Wellenlängen und Röntgenstrahlen zu erklären.

Voller Lebenszyklus von Sonneneruptionen

Die Visualisierung demonstriert eine Sonneneruption, die in einer neuen Studie modelliert wurde. Violett markiertes Plasma mit einer Temperatur von weniger als 1 Million Kelvin. Die rote Farbe zeigt eine Erwärmung von 1 bis 10 Millionen Kelvin und die grüne von über 10 Millionen Kelvin an

Flächendeckung der Sonnenschichten

Für die neue Forschung war es notwendig, ein Sonnenmodell zu entwickeln, das sich auf mehrere Bereiche des Sterns erstreckt und das komplexe und einzigartige Verhalten der einzelnen Bereiche widerspiegelt. Das erstellte Modell beginnt im oberen Teil der Konvektionszone (10.000 km unter der Sonnenoberfläche), steigt durch die Oberfläche und erstreckt sich über 40.000 km in die Sonnenatmosphäre (die Korona). Das Modell zeigt deutlich die Unterschiede in Gasdichte, Druck und anderen Eigenschaften des Sterns.

Um ein erfolgreiches Sonneneruptionsmodell zu erstellen, mussten detaillierte Gleichungen hinzugefügt werden, die es jeder Region ermöglichten, auf realistische Weise zur Entwicklung der Eruption beizutragen. Es war aber auch wichtig, die Arbeit an einem Supercomputer nicht zu schwierig zu machen. Daher verwendeten sie die mathematische Technik, mit der die Magnetosphäre der Erde und andere Planeten untersucht wurden. Dies ermöglichte es, die Differenz der Zeitskalen zwischen den Schichten ohne Genauigkeitsverlust zu komprimieren. Als nächstes musste ein Skript auf der simulierten Sonne erstellt werden. In dem neuen Modell wollten sie sehen, ob es selbst einen Blitz erzeugen kann (normalerweise warten Wissenschaftler auf einen echten Blitz und stecken dann das Modell ein). Die Forscher erstellten zunächst die im März 2014 beobachteten aktiven Spotbedingungen. In der Tat erzeugte dieser Spot Dutzende von Fackeln, darunter eine extrem leistungsstarke X-Klasse und drei gemäßigte M-Klassen. Die Wissenschaftler versuchten nicht, den Spot von 2014 exakt nachzubilden, sondern versuchten, die in diesem Ereignis vorhandenen Komponenten aufeinander abzustimmen.

Es stellte sich heraus, dass das neue Modell den gesamten Prozess abdecken konnte: von der Anhäufung von Energie über das Auftreten an der Oberfläche, den Anstieg der Korona bis hin zur Aktivierung und Freisetzung in Form eines Blitzes. Jetzt planen Wissenschaftler, das Modell an realen Beobachtungen unseres Sterns zu testen.

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