Aurinkomyrskyt muuttavat avaruuden säveltä

Kun auringosta purkautuva aurinkomyrsky törmää maan uloimpaan lähiavaruuteen, maan magneettikentän aaltoilu muuttuu: aallon ”sävelkorkeus” nousee ja aalto monimutkaistuu. ”Sävelen” löytyminen auttaa suojaamaan herkkiä laitteita.

Akatemiatutkija Lucile Turc Helsingin yliopistosta johtaa kansainvälistä tutkijaryhmää, joka paljasti magneettikentän uudentyyppiset ”sävelet”. Tutkijat löysivät yllättäviä ilmiöitä maan magneettikentässä tietyssä kohdin ja tietyllä hetkellä, kun he simuloivat olosuhteita ja analysoivat satelliittien tuottamaa dataa.

Satelliitit aurinkomyrskyn ja magneettikentän törmäyksessä

Euroopan avaruusjärjestön (ESA) neljä Cluster Mission – satelliittia kiertävät maata ja keräävät jatkuvasti tietoa sen magneettikentästä ja vuorovaikutuksesta aurinkotuulien ja -myrskyjen kanssa. Tutkijat saivat käyttöönsä satelliittien keräämän datan parin vuosikymmenen ajalta.

Satelliitit lentävät toistuvasti myös sille alueelle, jossa aurinkotuuli törmää maan magneettikenttään. Tutkijat huomasivat, että vuosina 2001-2005 satelliitit olivat lentäneet kuusi kertaa tämän esishokiksi kutsuttavan alueen läpi aurinkomyrskyn aikaan ja tallentaneet törmäyksestä syntyneet maan magneettikentän aallot.

Aurinkomyrskyt ovat räjähdysmäisiä hiukkaspurkauksia auringon vapauttamassa tasaisemmassa varauksellisten hiukkasten virrassa eli aurinkotuulessa. Saavuttaessaan maata suojaavan magneettikentän ne synnyttävät kauniita revontulia mutta aiheuttavat magneettikentässä yllättäviä häiriöitä.

”Tutkimuksemme paljastaa, kuinka perusteellisesti aurinkomyrskyt muokkaavat tätä uloimman lähiavaruuden aluetta”, Lucile Turc sanoo.

Matalasta ja tasaisesta korkeaksi ja monimutkaiseksi

Kun magneettikentän aaltojen taajuudet muutetaan äänisignaaleiksi, niistä syntyy kirkas ja sirkuttava laulu. Tyynempinä aikoina, kun aurinkomyrskyt eivät kohtaa maata, sävel on tasainen ja matala. Värähtelyä hallitsee silloin yksi taajuus. Aurinkomyrskyn osuessa taajuus noin kaksinkertaistuu, riippuen magneettikentän voimakkuudesta. 

”Ihan kuin aurinkomyrsky säätäisi tämän avaruuden osan säveltä”, Turc hymyilee.

Eikä myrsky säädä pelkkää sävelen korkeutta. Turc kuvailee, kuinka aurinkomyrsky ikään kuin murtaa magneettikentän aallon monimutkaisten, korkeampitaajuisten aaltojen verkostoksi.

Tietokonesimulaatio tiesi jo aiemmin

Iso rooli tutkimuksessa oli Helsingin yliopistossa kehitettyä Vlasiator-mallia käyttävillä tietokonesimulaatioilla, joilla monimutkainen aaltokuvio pystyttiin kuvaamaan.

Itse asiassa aaltojen verkostosta oli saatu viitteitä jo ensimmäisessä Vlasiator-ajojen analyysissa, joka julkaistiin vuonna 2018 Journal of Geophysical Research –lehdessä. Analyysi osoitti, että aallot saattavat tulla monimutkaisemmiksi auringonmyrskyjen aikana. Ajot vastasivat kuitenkin idealisoituja olosuhteita, ja tosiasiallisen auringonmyrskyn aikana tapahtunut tilanne oli vielä vahvistettava.

Geophysical Research Letters -lehdessä julkaistu tutkimus auttaa entistä paremmin ennustamaan lähiavaruuden olosuhteita eli avaruussäätä. Ennustamalla osataan myös suojata herkkiä laitteita magneettikentän häiriöiltä, jotka pystyvät vaarantamaan monien elintärkeiden laitteiden kuten tietoliikennesatelliittien tai sähköverkkojen toiminnan.

Lisätietoja

Akatemiatutkija Lucile Turc, @LucileTurc, 050 311 9499, lucile.turc@helsinki.fi (englanniksi)

professori Minna Palmroth, @MinnaPalmroth, 050 311 1950, minna.palmroth@helsinki.fi (suomeksi)

Uusin Geophysical Research Letters –lehden julkaisu: First observations of the disruption of the Earth's foreshock wave field during magnetic clouds

Vuoden 2018 Journal of Geophysical Research –lehden julkaisu: Foreshock Properties at Typical and Enhanced Interplanetary Magnetic Field Strengths: Results From Hybrid‐Vlasov Simulations

Kestävä avaruus -tutkimusryhmän sivut

Vlasiator-tutkimusryhmän sivut

Lucile Turckin blogi

Kuuntele äänitiedostoja, joissa magneettikentän aaltojen taajuudet muutetaan äänisignaaleiksi, ESAn Soundcloud-sivuilta

Uutinen (19.6.2018): Helsingin yliopiston avaruusfysiikka sai kansainvälistä huomiota ja avaruusryhmän johdettavakseen