Ein genauerer Blick auf Sonnenjets

Solarjets sind Plasmaausbrüche, die von der Oberfläche der Sonne herausschiessen. Diese Jets können ziemlich schnell und haben eine spiralförmige Gestalt. Sie sind kleiner, aber trotzdem energetisch im Vergleich zu Sonnenausbrüchen. Wissenschaftler nutzen verschiedene Werkzeuge, um diese Solarjets zu beobachten. Sie untersuchen ihre Entstehung und wie sie sich im Laufe der Zeit verändern.

#Beobachtungen des Ereignisses am 22. März

Am 22. März 2019 wurde ein bedeutender Solarjet in einem Gebiet namens aktive Region NOAA 12736 beobachtet. Um dieses Ereignis besser zu verstehen, verwendeten die Wissenschaftler verschiedene Instrumente, um Bilder in vielen Wellenlängen aufzunehmen. Diese Bilder halfen dabei, Teile des Jets zu identifizieren und zu beobachten, wie er sich entwickelte.

Während des Ereignisses wurde der Jet aufgenommen, als er sich bildete und von der Sonnenoberfläche ausbrach. Beobachtungen wurden mit einem Werkzeug namens Solar Dynamics Observatory und anderen gemacht, die es den Wissenschaftlern ermöglichten, den Jet bei verschiedenen Temperaturen zu sehen.

#Die Wissenschaft hinter Solarjets

Solarjets werden schon seit vielen Jahren untersucht, aber es gibt immer noch viele Fragen zu ihren Ursprüngen und Formen. Wissenschaftler kategorisieren Jets normalerweise in zwei Typen. Der erste Typ sind Standardjets, die sich vorhersehbar verhalten, basierend auf bekannten wissenschaftlichen Prinzipien. Der zweite Typ sind Blowout-Jets, die wie eine Mini-Explosion an ihrer Basis aussehen.

Diese Jets können sich über Zehntausende von Kilometern erstrecken und Geschwindigkeiten von mehreren hundert Kilometern pro Sekunde erreichen. Sie geschehen nicht von selbst; sie stehen oft in Zusammenhang mit anderen Sonnenaktivitäten, wie koronalen Massenauswürfen oder Ereignissen, die riesige Mengen an Sonnenenergie freisetzen.

#Warum bilden sich Jets?

Eine Theorie besagt, dass magnetische Rekombination dafür verantwortlich ist, explosive Jet-Ereignisse zu erzeugen. Die Magnetfelder der Sonne können ihre Form ändern und sich wieder verbinden, wodurch Energie freigesetzt wird, die Plasma ins All drängt. Eine spezifische magnetische Struktur, die als Fan-Spine bekannt ist, kann diese Jet-Ereignisse leicht auslösen.

In einfacheren Worten, wenn sich die Magnetfelder neu anordnen, kann das eine Energiemenge und Plasma auslösen, was zu einem Jet führt. Teile des Magnetfelds können auch Energie speichern, bis sie freigesetzt wird, was zu einer schnellen Explosion oder Bewegung des Plasmas führt.

#Die Bedeutung von Simulationen

Obwohl viele Beobachtungen gemacht wurden, hat der Mangel an Simulationen das Verständnis von Solarjets eingeschränkt. Jüngste Fortschritte in Computer-Modellen ermöglichen es Wissenschaftlern, die Jets zu simulieren und ihre Ursprünge zu untersuchen.

Einige Studien haben sich darauf konzentriert, wie sich die Form und das Verhalten dieser Jets unter verschiedenen Bedingungen ändern. Forscher haben Simulationen erstellt, die nachahmen, wie magnetische Rekombination funktioniert und welche Faktoren die Bildung der Jets beeinflussen.

Allerdings basieren viele bestehende Simulationen auf künstlichen Bedingungen statt auf echten Daten von der Sonne. Die Verwendung realer Beobachtungsdaten zur Steuerung der Simulationen hilft den Forschern, genauere Modelle der Jet-Bildung zu entwickeln.

#Mini-Filamente und Jet-Bildung

Neue Studien deuten darauf hin, dass kleinere Strukturen, die Mini-Filamente genannt werden, eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung von Standard- und Blowout-Jets spielen könnten. Wenn diese Mini-Filamente aufsteigen und mit den umgebenden Magnetfeldern interagieren, können sie magnetische Rekombination auslösen, die zur Bildung von Jets führt.

Diese Jets können eine Mischung aus heissen und kalten Materialien transportieren, ähnlich wie bei grösseren Sonnenereignissen wie koronalen Massenauswürfen. Das zeigt, dass verschiedene solare Ausbrüche ähnliche Merkmale aufweisen, unabhängig von ihrer Grösse.

#Beobachtungs- und Simulationsmethoden

Bei der Untersuchung des Ereignisses am 22. März analysierten die Wissenschaftler Daten von verschiedenen Instrumenten. Das Solar Dynamics Observatory lieferte Bilder, die die Entwicklung des Jets während des Ereignisses festhielten. Das Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) erhielt spezifische Spektraldaten, die Einblicke in die Struktur und das Verhalten des Jets boten.

Zusätzlich nutzten die Forscher Magnetogramme, die Bilder zeigen, die das Magnetfeld der Sonne darstellen, um zu verstehen, wie die magnetischen Strukturen, die mit dem Jet in Verbindung stehen, angeordnet sind. Sie kombinierten diese Daten dann mit Simulationen, um ein klareres Bild davon zu bekommen, was während des Ereignisses geschah.

#Die Bildung des Jets im Detail

Während des Ereignisses am 22. März begann der Jet um 2:03 UT und hielt mehrere Minuten an. Die Beobachtungen zeigten deutlich die Basis des Jets und die damit verbundenen Strukturen. Die Wissenschaftler bemerkten, dass der Jet eine sich drehende Bewegung zeigte, während er ins All propagierte.

Als der Jet ausbrach, schien zuerst heisses Plasma auszutreten, gefolgt von kälterem Plasma. Diese Feststellung korreliert mit der Idee, dass heisses Material von magnetischer Rekombination kommt, während kühlere Materialien aus der Basis des Jets stammen.

#Analyse der Bewegung des Jets

Um die Bewegung des Jets zu analysieren, erstellten die Wissenschaftler eine Zeit-Distanz-Karte, die die Evolution des Jets über die Zeit verfolgte. Diese Karte zeigte die Geschwindigkeit des Jets und bestätigte seine sich drehende Natur.

Die Beobachtungen zeichneten ein helles Muster auf, das den Ausbruch von heissem Plasma anzeigte, gefolgt von einem dunklen Muster, das das kalte Material darstellt. Die Trennung zwischen diesen beiden Mustern veranschaulicht die Dynamik, die am Ausbruch beteiligt ist.

#Untersuchung der magnetischen Strukturen

Mit Hilfe von Vektormagnetfelddaten von einem Werkzeug namens Solar Optical Telescope erstellten die Wissenschaftler ein Modell der magnetischen Topologie im Bereich um den Jet. Sie identifizierten ein Flux-Seil, das eine verworrene Anordnung von Magnetfeldern ist, und einen Nullpunkt, an dem die Magnetfelder aufeinandertreffen.

Diese Strukturen sind wichtig, um zu verstehen, wie Plasma während des Jet-Ereignisses ins All gedrängt wird. Die Position des Flux-Seils in Bezug auf die kahle Stelle im Magnetfeld war entscheidend für den Prozess.

#Simulation des Jet-Ereignisses

Die Wissenschaftler führten eine Simulation basierend auf den Daten über die aktive Region und ihre magnetischen Strukturen durch. Diese Simulation hatte das Ziel, das Verhalten des Jets basierend auf den beobachteten Bedingungen nachzuahmen.

Die Simulation lieferte Einblicke, wie der Jet möglicherweise entstanden sein könnte. Sie zeigte, dass beim Zusammenspiel der magnetischen Strukturen Plasma herausgedrückt wurde, was den Jet bildete. Das Modell zeigte die Dynamik des Flux-Seils und wie dessen Bewegung zur Entwicklung des Jets beitrug.

#Vergleich von Simulationen mit Beobachtungen

Um zu sehen, wie gut die Simulation mit den tatsächlichen Beobachtungen übereinstimmte, legten die Forscher die Simulationsresultate über die beobachteten Bilder. Dieser Vergleich zeigte, dass die Formen und Bewegungen in der Simulation mit denen übereinstimmten, die in den Beobachtungen aufgezeichnet wurden.

Die Wissenschaftler hoben die dreieckige Form der Basis des Jets in den simulierten und beobachteten Daten hervor. Diese Übereinstimmung stärkt die Idee, dass die Simulation die Prozesse, die an der Bildung des Jets beteiligt sind, genau widerspiegelt.

#Doppler-Geschwindigkeitsanalyse

Ein weiterer Teil der Analyse beinhaltete die Untersuchung der Doppler-Geschwindigkeiten, die zeigen, wie schnell sich die Materialien innerhalb des Jets bewegten. Durch den Vergleich der Doppler-Geschwindigkeiten aus den Beobachtungen und der Simulation konnten die Forscher bewerten, wie eng die beiden Datensätze übereinstimmten.

Die Korrelation zwischen den beiden war ziemlich hoch, was darauf hindeutet, dass die Simulation die Dynamik des Jets, wie sie in Echtzeit beobachtet wurde, effektiv erfasst hat.

#Fazit und zukünftige Richtungen

Die Untersuchung von Solarjets, insbesondere des Ereignisses am 22. März 2019, zeigt die komplexen Prozesse, die in der Atmosphäre der Sonne ablaufen. Die Kombination aus Beobachtungsdaten und Simulationen bietet wertvolle Einblicke, wie diese Phänomene entstehen.

In Zukunft wollen die Wissenschaftler ihre Simulationen verfeinern, indem sie mehr Variablen einbeziehen und ihr Verständnis der physikalischen Prozesse, die im Spiel sind, verbessern. Zukünftige Forschungen werden weiterhin die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Sonnenaktivitäten und ihren potenziellen Auswirkungen auf das Weltraumwetter untersuchen.

Durch die weitere Untersuchung dieser dynamischen Sonnenereignisse hoffen die Forscher, ausstehende Fragen zum Verhalten der Sonne und wie sie unser Sonnensystem beeinflusst, zu beantworten.