Milliardekspedisjon har målt fenomenet bak romvær

Slik ser en illustratør for seg at solvindene presser jordas magnetosfære sammen på solsiden og trekker den ut i en lang hale på skyggesiden.
Slik ser en illustratør for seg at solvindene presser jordas magnetosfære sammen på solsiden og trekker den ut i en lang hale på skyggesiden. Foto: (Illustrasjon: NASA) / forskning.no

For første gang er det målt nøyaktig hva som foregår i de kolossale eksplosjonene i jordas magnetiske hale. I et NASA-finansiert milliardprosjekt har fire satellitter patruljert klodens skyggeside på jakt etter store smell.

(Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Bergen)

Når kraftige solvinder hamrer løs på jordas beskyttende magnetfelt, tilføres enda mer futt og fart i områder som allerede strutter av energi. Da er det duket for vill vest.

Magnetiske linjer som ellers ligger pent og pyntelig ved siden av hverandre, litt som sporene på en jernbanestasjon, vikler seg inn i hverandre i kollisjoner som utløser voldsomme krefter.

– Når magnetisk energi fra sola presser sammen jordas magnetosfære på dagsiden, blir energioppladningen skyhøy. Under forhold vi foreløpig ikke vet så mye om, utløses denne energien på eksplosivt vis på jordas skyggeside. Magnetisk energi omdannes til bevegelsesenergi, og partikler fyker av gårde i hastigheter på opptil flere tusen kilometer i sekundet, sier Michael Hesse.

Hesse er professor ved Institutt for fysikk og teknikk ved Universitetet i Bergen (UiB) og har dessuten 23 års fartstid fra NASA.

Fenomenet han beskriver heter magnetisk rekonneksjon og har lenge vært et mysterium for romforskerne. De har visst om det og sett effektene av det – det kan slå ut både satellitter der oppe og strømforsyning her nede – men ellers har de ikke hatt særlig peiling på hva som foregår.

Ikke før nå.

Les også: Har funnet et solsystem med syv jordlignende planeter og mulighet for vann

Fire satellitter sendt ut på patrulje

I 2015 etablerte NASA romforskningsprogrammet Magnetospheric Multiscale (MMS), der UiB er med som forskningspartner. De sendte fire satellitter på patrulje i de potensielt mest eksplosive regionene; først på jordas dagside, deretter på nattsiden, der solvindene strekker magnetfeltet ut i en lang hale.

Etter å ha streifet rundt i den magnetiske halen i et år befant satellittene seg plutselig midt i smørøyet. Ifølge Hesse var det litt som å vente på bussen; har du først funnet traséen, kommer bussen før eller seinere forbi.

Kjempekreftene som er i sving på solas overflate, bidrar til haraball også i jordas magnetfelt. Foto: (Illustrasjon: NASA Goddard Space Flight Center)
Kjempekreftene som er i sving på solas overflate, bidrar til haraball også i jordas magnetfelt. Foto: (Illustrasjon: NASA Goddard Space Flight Center)

Dermed kunne avanserte instrumenter foreta et vanvittig antall målinger på eksepsjonelt kort tid og gi et svært presist bilde av hva som skjer når enorme mengder magnetisk energi frigis. Det ble målt hvor alle elektronene i et begrenset område kom fra, hvor de skulle, hvordan de påvirket elektriske og magnetiske felt i området og vice versa.

– Vi fikk rett og slett dokumentert i detalj det som skjer med voldsom energi på et lite område i løpet av noen sekunder – og som er totalt bestemmende for hva som deretter skal skje på et enormt område. Vi har ikke bare funnet nåla i høystakken. Vi har sett hele høystakken gå i lufta, sier Hesse entusiastisk.

Les også: Færre jordliknende planeter enn tidligere antatt

Et viktig skritt mot bedre romværvarsler

Siden har satellittene hatt flere vellykkede stevnemøter med magnetiske rekonneksjoner. Måledataene har gitt helt ny innsikt i en prosess som ikke bare foregår i jordas magnetfelt, men også blant annet i nøytronstjerner og i solas vilt varme korona; den blåhvite strålekransen der temperaturen kan bli flere millioner grader. En nøytronstjerne er ett av flere mulige sluttstadier i en stjernes liv.

At det er vanvittige krefter i sving, er det liten tvil om. Under en magnetisk rekonneksjon i solas atmosfære kan partiklene – elektroner, protoner og ioner – akselereres tilsvarende en spenning på flere hundre millioner volt. Til sammenligning har en standard høyspentledning en spenning på 420 000 volt.

– Du må også huske at magnetisk rekonneksjon er hovedmaskinen bak det vi kaller romvær og kilde til stråling som kan skade astronauter, satellitter, kommunikasjonsutstyr og strømtransformatorer. Denne forskningen kan derfor være et viktig skritt mot langt bedre romværvarsler, sier Hesse, som vedgår at magnetisk rekonneksjon har vært en livslang kjærlighet.

Prosessen skjer også nede på jorda, nærmere bestemt i fusjonsreaktorer i kjernekraftverk. Men der er det ikke mulig å måle prosessen.

– Det er rett og slett umulig å lage instrumenter som er små nok til at vi kan måle det som foregår i de kritiske regionene i en magnetisk rekonneksjon i en reaktor. I verdensrommet kan vi derimot bruke den plassen vi trenger. Der klarer vi å måle hva som skjer før partiklene forsvinner i alle himmelretninger, forklarer Hesse.

Les også: Hvorfor er planetene runde?

Strider mot fysiske lover

For å gjøre et allerede mystisk fenomen enda mer gåtefullt, forteller Hesse at magnetisk rekonneksjon egentlig er forbudt fra naturens side de fleste steder.

– De fleste steder vil prosessen stride mot fysiske lover, for i det meste av verdensrommet er partiklene koblet til magnetfeltene og beveger seg sammen med dem. Da kan de ikke kobles om på den måten vi snakker om i magnetisk rekonneksjon, sier han.

En akkresjonsskive oppstår når et sort hull stjeler masse fra en nærliggende stjerne. Her er den elektromagnetiske strålingen høy – og magnetisk rekonneksjon et dagligdags fenomen. (Illustrasjon: Wikimedia)

Siden jordas magnetosfære så langt er det eneste tenkelige stedet der magnetfeltkollisjoner kan studeres i detalj, håper Hesse NASA vil finansiere satellittpatruljen i mange år fremover.

– Nå vet vi en hel del om hvordan prosessen foregår, men det gjenstår mye forskning for å finne ut hvorfor den oppstår og for en gang i fremtiden å kunne forutsi hvor den vil oppstå, sier Hesse.

Forskningsgruppen for romplasmafysikk ved UiB vil være med videre i MMS-programmet. UiB er i dag ekspertservicesenter for geomagnetisk informasjon for den europeiske romfartsorganisasjonen ESA og har derfor stor nytte av den nye kunnskapen de fire satellittene bidrar til.

Les også : Planeten fra en annen galakse

Referanse:

R.B. Torbert mfl: Electron-scale dynamics of the diffusion region during symmetric magnetic reconnection in space. Science, 2018. ( Sammendrag). Doi.org/10.1126/science.aat2998

Artikkelen er først publisert av forskning.no.

Mer fra ABC Nyheter
Siste fra forsiden
13:31 UD fraråder reiser til Bolivia13:21 Medier: Milan har tilbudt Zlatan kontrakt13:15 Fire tenåringer tiltalt for ran av 16-åring på lokaltog12:51 Helseproblemer stopper Ingvild Flugstad Østberg12:50 Kringkastingssjefen: – Et av de mest vellykkede satireinnslagene vi har hatt12:28 Nav venter fortsatt lav ledighet12:27 Ulsruds curlinglag slått ut av EM med knapp margin12:01 Farlig, dansk gjengleder på flukt: Pleier fikk pistol mot nakken11:42 Forskere har påvist hudkreftgener11:15 – Som et kaldt gufs fra DDR- og Sovjettiden10:53 – Ingen er bedre for United enn Solskjær10:41 Ving overtar tolv hoteller i Spania10:00 Knivstikking på arbeidsplass i Oslo09:45 Ber om hjelp til å stanse påstått pyramidesystem09:43 Sønn av dansk IS-medlem hentes hjem til Danmark09:43 Kina varsler at de vil gjengjelde Kongressvedtak om Hongkong09:42 Eldre kvinne kritisk skadd i busskjørsel08:45 Dyretragedien i Australia – her reddes Lewis ut av flammehavet08:37 Hitlers flosshatt solgt for over 500.000 kroner07:53 Widerøe mener MDGs politikk truer kortbanenettet07:42 Australias statsminister avviser sammenheng mellom klimaendring og skogbranner07:33 Siv Jensen ber Trygve Slagsvold Vedum bytte side07:05 Blytung beskjed til skiskyttersporten: Kan bety dødsstøtet06:39 Thingnes Bø om sin kalkulerte «gambling»: – Det skal absolutt være mulig06:36 Elverum vil runde 35.000 tilskuere i mesterligaen06:03 Riksrett åpningstema i debatt mellom presidentkandidater06:00 Sveriges Riksbank tar klimagrep – vil kvitte seg med «brune» obligasjoner05:50 Dette skjer i dag05:45 En av seks i Bergen kommune lot seg lure av falsk epost05:30 Dette skjedde i natt05:30 MDG vil stoppe alle nye «monsterveier»05:16 18 jihadister drept i Burkina Faso05:00 VG: Staten har gitt norske kommuner bøter for 1,4 milliarder kroner04:45 Medisiner billigere i Norge enn i mange andre land03:53 Northugs manager slutter etter ni måneder03:38 Bellona-grunnlegger skal lede kamp mot vindmøller03:02 Kongressen vedtok lovforslag om menneskerettigheter i Hongkong03:00 Flere døde i eksplosjon i fyrverkerifabrikk på Sicilia02:59 Ap vil fjerne ostehøvelen i offentlig sektor02:46 Studie: En tredel av Afrikas flora truet av utryddelse02:01 KS mener endring i avgift tvinger busser over på fossilt drivstoff01:45 Kraftig jordskjelv i Thailand og Laos01:01 Fylkesmannen vil ha ny utredning av Vardafjell23:58 Bolivias midlertidige president vil skrive ut nyvalg23:44 Greta Thunberg får internasjonal fredspris for barn23:40 Babcock fikk sparken i Toronto Maple Leafs23:30 Politidirektøren ga ordre om å stanse koranbrenning dagen før koranbrenningen i Kristiansand23:25 Donald Tusk sier han vil kjempe mot populisme som EPPs nye leder23:11 Curling-EM: Viktig seier for Ulsruds lag22:59 Avsatte Moreno: – Jeg nekter å klandre noen22:23 Mann dømt til å betale 3,6 millioner kroner i erstatning etter overgrep22:16 Kvinne knivstukket i Drammen – mann siktet for drapsforsøk21:38 Politiet avslutter etterforskning av hatkriminalitet mot lesbisk par i Sandnes21:19 Solberg ba kollegene skjerpe seg21:02 Person døde etter utforkjøring20:38 Dale demper troen på elfly i Norge20:37 UEFA-disiplinærsak mot Norges Fotballforbund, Romania i trøbbel igjen for rasisme20:33 Utenriksminister Pompeo er «utrolig stolt» av USAs Ukraina-politikk20:21 Tysk NATO-forslag godt mottatt på ministermøte19:40 Krisemåling for KrF19:16 NAV-sjefen slår tilbake etter Hauglies sjokkbrev19:08 Prins Andrew frasier seg alle offentlige oppdrag18:31 Snop og brus til veldedighet slipper avgifter18:29 Trump insisterer på at han ikke presset Ukraina18:04 100 elever har blitt syke på skole i Oslo17:50 – Det ser ut som Nato gir Tyrkia en slags ryggdekning til å fortsette krigen17:40 Strengere straff for mann som voldtok kvinne med barnevogn17:22 Reaksjoner etter at UEFA bekreftet seedingen til EM-trekningen: – En skandale!17:21 Ocean Viking har reddet 30 i Middelhavet16:50 Dømte Nav-ofre kan måtte vente lenge på erstatning16:34 Tore Sagen om rasist-sketsjen: – Jeg angrer ikke16:26 Vil evaluere systemet for innføring av nye legemidler16:20 Fire rumenske VM-spillere må bli hjemme etter dopingmistanke16:15 Person til sykehus etter knivstikking i Drammen16:02 Boktilbudene strømmer på til Frode Berg15:49 Person omkom i balkongbrann15:49 Sterke reaksjoner på Tottenhams Mourinho-ansettelse: – Usympatisk og dårlig nytt for klubben15:44 Dramatisk vitnemål mot Trump15:25 Banktrøbbel rammet 150.000 pensjonister15:22 Årelang krangel om Hitlers barndomshjem avgjort15:16 E18-advarsel: – Prosjektet er en skandale14:53 Industrigigant vil kutte tusenvis av arbeidsplasser14:28 Kowalczyk gjør comeback14:26 Flere får dø hjemme i stedet for på sykehus13:58 Politisk hengemyr i Israel13:57 Solskjær får trio tilbake fra skade13:56 Ødegaard tilbake i full trening13:37 Ap etterlyser Frps tiltak mot gjengkriminalitet13:13 To ulver skutt fra helikopter i Rendalen12:57 Hellas har fått nok: Sender asyl-advarsel til resten av Europa12:27 Eieren av Morris-kjeden har søkt om konkursbeskyttelse12:26 Tottenham-stjernene takker Pochettino12:15 Mer gråvær i vente – og til uka blir det enda verre12:11 På vei mot et todelt helsesystem12:06 Stjernen og Hilde blir TV 2s hoppeksperter12:05 Tvilling-spedbarn hadde bruddskader – nå er foreldrene dømt11:41 Ny Norwegian-sjef overtar med ærefrykt og sug i magen11:24 Nøkkelperson i riksrettsprosessen inntar vitneboksen11:22 Mourinho på plass i Tottenham: – Forventer trofeer10:58 – Grunnen til at jeg ikke ønsker forbud mot homoterapi
Siste nytt
13:31ReiseUD fraråder reiser til Bolivia13:21SportMedier: Milan har tilbudt Zlatan kontrakt13:15NorgeFire tenåringer tiltalt for ran av 16-åring på lokaltog12:51SportHelseproblemer stopper Ingvild Flugstad Østberg12:50KulturKringkastingssjefen: – Et av de mest vellykkede satireinnslagene vi har hatt12:28NorgeNav venter fortsatt lav ledighet12:27SportUlsruds curlinglag slått ut av EM med knapp margin12:01VerdenFarlig, dansk gjengleder på flukt: Pleier fikk pistol mot nakken11:42Helse og livsstilForskere har påvist hudkreftgener11:15Penger– Som et kaldt gufs fra DDR- og Sovjettiden10:53Sport– Ingen er bedre for United enn Solskjær10:41ReiseVing overtar tolv hoteller i Spania10:00NorgeKnivstikking på arbeidsplass i Oslo09:45NorgeBer om hjelp til å stanse påstått pyramidesystem09:43VerdenSønn av dansk IS-medlem hentes hjem til Danmark09:43VerdenKina varsler at de vil gjengjelde Kongressvedtak om Hongkong09:42NorgeEldre kvinne kritisk skadd i busskjørsel08:45VerdenDyretragedien i Australia – her reddes Lewis ut av flammehavet08:37VerdenHitlers flosshatt solgt for over 500.000 kroner07:53NorgeWiderøe mener MDGs politikk truer kortbanenettet07:42VerdenAustralias statsminister avviser sammenheng mellom klimaendring og skogbranner07:33PolitikkSiv Jensen ber Trygve Slagsvold Vedum bytte side07:05Helse og livsstilBlytung beskjed til skiskyttersporten: Kan bety dødsstøtet06:39SportThingnes Bø om sin kalkulerte «gambling»: – Det skal absolutt være mulig06:36SportElverum vil runde 35.000 tilskuere i mesterligaen06:03PolitikkRiksrett åpningstema i debatt mellom presidentkandidater06:00PengerSveriges Riksbank tar klimagrep – vil kvitte seg med «brune» obligasjoner05:50NorgeDette skjer i dag05:45NorgeEn av seks i Bergen kommune lot seg lure av falsk epost05:30NorgeDette skjedde i natt05:30MotorMDG vil stoppe alle nye «monsterveier»05:16Verden18 jihadister drept i Burkina Faso05:00NorgeVG: Staten har gitt norske kommuner bøter for 1,4 milliarder kroner04:45Helse og livsstilMedisiner billigere i Norge enn i mange andre land03:53SportNorthugs manager slutter etter ni måneder03:38NorgeBellona-grunnlegger skal lede kamp mot vindmøller03:02VerdenKongressen vedtok lovforslag om menneskerettigheter i Hongkong03:00VerdenFlere døde i eksplosjon i fyrverkerifabrikk på Sicilia02:59PolitikkAp vil fjerne ostehøvelen i offentlig sektor02:46VerdenStudie: En tredel av Afrikas flora truet av utryddelse02:01NorgeKS mener endring i avgift tvinger busser over på fossilt drivstoff01:45VerdenKraftig jordskjelv i Thailand og Laos01:01NorgeFylkesmannen vil ha ny utredning av Vardafjell23:58PolitikkBolivias midlertidige president vil skrive ut nyvalg23:44VerdenGreta Thunberg får internasjonal fredspris for barn23:40SportBabcock fikk sparken i Toronto Maple Leafs23:30NorgePolitidirektøren ga ordre om å stanse koranbrenning dagen før koranbrenningen i Kristiansand23:25VerdenDonald Tusk sier han vil kjempe mot populisme som EPPs nye leder23:11SportCurling-EM: Viktig seier for Ulsruds lag22:59SportAvsatte Moreno: – Jeg nekter å klandre noen22:23NorgeMann dømt til å betale 3,6 millioner kroner i erstatning etter overgrep22:16NorgeKvinne knivstukket i Drammen – mann siktet for drapsforsøk21:38NorgePolitiet avslutter etterforskning av hatkriminalitet mot lesbisk par i Sandnes21:19PolitikkSolberg ba kollegene skjerpe seg21:02NorgePerson døde etter utforkjøring20:38NorgeDale demper troen på elfly i Norge20:37SportUEFA-disiplinærsak mot Norges Fotballforbund, Romania i trøbbel igjen for rasisme20:33VerdenUtenriksminister Pompeo er «utrolig stolt» av USAs Ukraina-politikk20:21VerdenTysk NATO-forslag godt mottatt på ministermøte19:40NorgeKrisemåling for KrF19:16PengerNAV-sjefen slår tilbake etter Hauglies sjokkbrev19:08VerdenPrins Andrew frasier seg alle offentlige oppdrag18:31PengerSnop og brus til veldedighet slipper avgifter18:29VerdenTrump insisterer på at han ikke presset Ukraina18:04Norge100 elever har blitt syke på skole i Oslo17:50Politikk– Det ser ut som Nato gir Tyrkia en slags ryggdekning til å fortsette krigen17:40NorgeStrengere straff for mann som voldtok kvinne med barnevogn17:22SportReaksjoner etter at UEFA bekreftet seedingen til EM-trekningen: – En skandale!17:21NorgeOcean Viking har reddet 30 i Middelhavet16:50PengerDømte Nav-ofre kan måtte vente lenge på erstatning16:34KulturTore Sagen om rasist-sketsjen: – Jeg angrer ikke16:26Helse og livsstilVil evaluere systemet for innføring av nye legemidler16:20SportFire rumenske VM-spillere må bli hjemme etter dopingmistanke16:15NorgePerson til sykehus etter knivstikking i Drammen16:02NorgeBoktilbudene strømmer på til Frode Berg15:49NorgePerson omkom i balkongbrann15:49SportSterke reaksjoner på Tottenhams Mourinho-ansettelse: – Usympatisk og dårlig nytt for klubben15:44PolitikkDramatisk vitnemål mot Trump15:25PengerBanktrøbbel rammet 150.000 pensjonister15:22VerdenÅrelang krangel om Hitlers barndomshjem avgjort15:16MotorE18-advarsel: – Prosjektet er en skandale14:53PengerIndustrigigant vil kutte tusenvis av arbeidsplasser14:28SportKowalczyk gjør comeback14:26Helse og livsstilFlere får dø hjemme i stedet for på sykehus13:58PolitikkPolitisk hengemyr i Israel13:57SportSolskjær får trio tilbake fra skade13:56SportØdegaard tilbake i full trening13:37PolitikkAp etterlyser Frps tiltak mot gjengkriminalitet13:13NorgeTo ulver skutt fra helikopter i Rendalen12:57VerdenHellas har fått nok: Sender asyl-advarsel til resten av Europa12:27PengerEieren av Morris-kjeden har søkt om konkursbeskyttelse12:26SportTottenham-stjernene takker Pochettino12:15NorgeMer gråvær i vente – og til uka blir det enda verre12:11StemmerPå vei mot et todelt helsesystem12:06SportStjernen og Hilde blir TV 2s hoppeksperter12:05NorgeTvilling-spedbarn hadde bruddskader – nå er foreldrene dømt11:41PengerNy Norwegian-sjef overtar med ærefrykt og sug i magen11:24PolitikkNøkkelperson i riksrettsprosessen inntar vitneboksen11:22SportMourinho på plass i Tottenham: – Forventer trofeer10:58Politikk– Grunnen til at jeg ikke ønsker forbud mot homoterapi
Populært