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
10:37 Britiske medier: 39 personer funnet døde i lastebil10:34 De fire riksrett-punktene: Russland, Biden, selvangivelsen og hotellet10:13 MDG får nok en Oslo-byråd10:12 Frankrike: Mann har forskanset seg på museum09:56 Direkte: Følg spørretimen på Stortinget09:47 Færre lovbrudd ble oppklart09:45 Granskere: Designfeil bidro til Lion Air-ulykke09:08 Lonely Planet: Hit bør du reise i 202009:07 Botswanas politiske stabilitet på prøve09:04 15 norske alpinister til Sölden09:03 Jevnt fra Telenor, men underskudd etter skatt08:35 Stein Erik Hagen går inn i SATS07:35 Norges fortielse: – Dette bildet skapte en krigsmyte07:09 Skadefri Zuccarello med assist i Wild-seier07:04 Norge gir 3 milliarder til renere hav06:33 Rapport: 1 av 20 har opplevd grov vold fra foreldre06:28 Nye eiere overtar Vita, men Loco-kjeden legges ned06:27 Stöckl utfordret hopperne: – Mange var ganske lange i ansiktet06:15 De siktede etter ambulansekapringen skal avhøres onsdag05:50 Dette skjer i dag05:30 Dette skjedde i natt05:25 Mann dømt til fengsel for å ha sendt penisbilder05:04 Stiftelse med milliardær på laget skal spre informasjon om intelligent design04:39 Opposisjonen i Bolivia oppfordrer til generalstreik04:35 Regjeringen vil ha tiltak mot medisinmangel04:07 Medier dropper konferanse i protest mot Khashoggi-drapet04:04 Chiles president ber om unnskyldning etter voldelige protester03:56 Ambassadør hevder Trump krevde gransking mot militær støtte02:55 Beboere evakuert etter melding om brann i Sarpsborg02:41 Skrik og krangling i Oslo var frieri02:05 30.000 arbeidsplasser blir borte fra varehandelen01:52 Nye anklager mot Lori Loughlin i collegeskandalen01:17 Tyrkia starter ikke en ny offensiv i Nord-Syria00:36 Esper: Tyrkia kan ha begått krigsforbrytelser00:24 Mindre kreft blant innvandrere23:58 Boeing erstatter toppsjef etter vedvarende flykrise23:43 Kroos ordnet etterlengtet Real Madrid-seier23:37 Tottenham-show gir sjefen arbeidsro23:32 Glohet Sterling straffet Atalanta tross åpningssmell23:26 Den kinesiske regjeringen planlegger å erstatte Hongkongs leder23:08 25 år gammel kvinne nekter straffskyld etter ambulansedrama23:06 Kroos ordnet etterlengtet Real Madrid-seier23:04 Glohet Sterling straffet Atalanta tross åpningssmell23:02 Dybala-dobbel reddet Juventus fra pinlig tap23:01 Tottenham-show gir sjefen arbeidsro22:57 TV 2: MDG får tre byråder i Oslo22:41 Tusk anbefaler EU-landene å godta britenes ønske om brexit-utsettelse22:27 Aftenbladet: Indiske investorer vil kjøpe aksjer i Viking22:04 Eriksen Søreide: Norge har ikke forpliktelse for Syria-barna21:26 Markedet mettes – norske F-16 kan gå på billigsalg20:27 Først seier, så tap for Boris Johnson da Parlamentet stemte over brexitavtalen19:59 Ap, MDG, Venstre og KrF er enige om å danne byråd i Bergen19:51 Ulf Leirstein forbereder seg på et liv etter politikken19:36 Putin og Erdogan enige om Syria-avtale19:06 Mann knivdrept i garasje i Drammen19:02 PST undersøker trusselbrev sendt ut før ambulansekapringen i Oslo18:59 – Ingen avklaring for Frode Berg før november18:40 – Byrådet viser en fiendtlighet mot dem som er avhengige av bil18:38 Brækhus skrev avtale med Hearns selskap – nærmer seg ny storkamp18:06 Kraftig høststorm i Trøndelag - mann tatt av bølge i Lofoten17:52 Trump sammenligner riksrettsprosess med lynsjing17:15 Ukrainsk journalist dømt til 15 år i fengsel av separatister17:13 Fotballtopp vil ha hjernerystelse-bytter etter demensalarm17:10 Kvinne bestilte sosial ferietur for 19.000 kroner - var helt alene16:41 Advarer: – Farlige IS-krigere kan rømme hjem16:04 Boeings Max-krise blir verre og verre14:22 Dødstallene stiger i Chile13:51 Palestinsk domstol blokkerer kritiske nettsteder13:50 Diplomat vitner i riksrettsprosessen mot Trump13:02 Venstre-prosessen «en oppskrift på langvarig støy»13:01 Assad: Erdogan er «en tyv»12:51 Mann kapret ambulanse – uskadeliggjort av politiet12:46 Person til sykehus etter minibussulykke i Bergen12:38 Riksrevisjonen: Domstolene bruker for lang tid12:37 Putin og Erdogan i viktige Syria-samtaler12:34 Batteribrann avgir farlig gass i Hordaland12:13 Mann tiltalt for drapsforsøk på legesenter12:07 Redaktøren i Aust-Agder Blad går av etter kritikk12:06 Tidslinje for den nye brexitavtalen11:41 Politiker overrasket alle: – Jeg er gravid11:40 Advokat: – Berg kjent med avtalerykter11:14 Sun Heidi Sæbø konstituert som Morgenbladet-redaktør10:52 Lover at Oslo skal bli utslippsfri innen 203010:40 Granåsen får 180 millioner til ski-VM 202510:27 Guaidó ber Russland og Kina om hjelp10:12 Mor (62) og datter (29) omkom i trafikkulykke i Volda: Frigir navnene10:00 Nytt funn: Deltok i angrepet på Pearl Harbor i 194109:57 Indiske myndigheter reagerer sterkt på skoleeksperiment09:03 Knepen seier for Trudeau i Canada09:02 Gatekjøkken i Oslo angrepet for tredje gang08:52 Isbryter går for egen maskin etter mayday-melding08:47 Zidane irritert over rykter om at han kan få sparken08:46 Carragher sier unnskyld til Evra – åtte år etter Suárez' rasistiske hets08:02 Kjetil Jansrud vil sette «uslåelig» rekord i mesterskapsfri sesong07:52 Kirkerådet lager etisk regelverk for flyreiser07:40 Nord-Irland legaliserer abort07:39 Baksetevarsel kan bli standard etter hundrevis av dødsfall i USA07:39 Norge kan kjøpe seg fri fra nasjonale klimakutt: – Veldig uklokt07:34 Politimann skadd av skytevåpen under oppdrag i Trondheim07:24 Naruhito kronet i en noe nedtonet seremoni
Siste nytt
10:37VerdenBritiske medier: 39 personer funnet døde i lastebil10:34StemmerDe fire riksrett-punktene: Russland, Biden, selvangivelsen og hotellet10:13PolitikkMDG får nok en Oslo-byråd10:12VerdenFrankrike: Mann har forskanset seg på museum09:56PolitikkDirekte: Følg spørretimen på Stortinget09:47NorgeFærre lovbrudd ble oppklart09:45VerdenGranskere: Designfeil bidro til Lion Air-ulykke09:08ReiseLonely Planet: Hit bør du reise i 202009:07PolitikkBotswanas politiske stabilitet på prøve09:04Sport15 norske alpinister til Sölden09:03PengerJevnt fra Telenor, men underskudd etter skatt08:35PengerStein Erik Hagen går inn i SATS07:35NorgeNorges fortielse: – Dette bildet skapte en krigsmyte07:09SportSkadefri Zuccarello med assist i Wild-seier07:04NorgeNorge gir 3 milliarder til renere hav06:33Helse og livsstilRapport: 1 av 20 har opplevd grov vold fra foreldre06:28PengerNye eiere overtar Vita, men Loco-kjeden legges ned06:27SportStöckl utfordret hopperne: – Mange var ganske lange i ansiktet06:15NorgeDe siktede etter ambulansekapringen skal avhøres onsdag05:50NorgeDette skjer i dag05:30NorgeDette skjedde i natt05:25NorgeMann dømt til fengsel for å ha sendt penisbilder05:04NorgeStiftelse med milliardær på laget skal spre informasjon om intelligent design04:39VerdenOpposisjonen i Bolivia oppfordrer til generalstreik04:35Helse og livsstilRegjeringen vil ha tiltak mot medisinmangel04:07VerdenMedier dropper konferanse i protest mot Khashoggi-drapet04:04VerdenChiles president ber om unnskyldning etter voldelige protester03:56VerdenAmbassadør hevder Trump krevde gransking mot militær støtte02:55NorgeBeboere evakuert etter melding om brann i Sarpsborg02:41NorgeSkrik og krangling i Oslo var frieri02:05Penger30.000 arbeidsplasser blir borte fra varehandelen01:52VerdenNye anklager mot Lori Loughlin i collegeskandalen01:17VerdenTyrkia starter ikke en ny offensiv i Nord-Syria00:36VerdenEsper: Tyrkia kan ha begått krigsforbrytelser00:24Helse og livsstilMindre kreft blant innvandrere23:58VerdenBoeing erstatter toppsjef etter vedvarende flykrise23:43SportKroos ordnet etterlengtet Real Madrid-seier23:37SportTottenham-show gir sjefen arbeidsro23:32SportGlohet Sterling straffet Atalanta tross åpningssmell23:26VerdenDen kinesiske regjeringen planlegger å erstatte Hongkongs leder23:08Norge25 år gammel kvinne nekter straffskyld etter ambulansedrama23:06SportKroos ordnet etterlengtet Real Madrid-seier23:04SportGlohet Sterling straffet Atalanta tross åpningssmell23:02SportDybala-dobbel reddet Juventus fra pinlig tap23:01SportTottenham-show gir sjefen arbeidsro22:57NorgeTV 2: MDG får tre byråder i Oslo22:41VerdenTusk anbefaler EU-landene å godta britenes ønske om brexit-utsettelse22:27SportAftenbladet: Indiske investorer vil kjøpe aksjer i Viking22:04NorgeEriksen Søreide: Norge har ikke forpliktelse for Syria-barna21:26VerdenMarkedet mettes – norske F-16 kan gå på billigsalg20:27VerdenFørst seier, så tap for Boris Johnson da Parlamentet stemte over brexitavtalen19:59NorgeAp, MDG, Venstre og KrF er enige om å danne byråd i Bergen19:51PolitikkUlf Leirstein forbereder seg på et liv etter politikken19:36VerdenPutin og Erdogan enige om Syria-avtale19:06NorgeMann knivdrept i garasje i Drammen19:02NorgePST undersøker trusselbrev sendt ut før ambulansekapringen i Oslo18:59Norge– Ingen avklaring for Frode Berg før november18:40Politikk– Byrådet viser en fiendtlighet mot dem som er avhengige av bil18:38SportBrækhus skrev avtale med Hearns selskap – nærmer seg ny storkamp18:06NorgeKraftig høststorm i Trøndelag - mann tatt av bølge i Lofoten17:52VerdenTrump sammenligner riksrettsprosess med lynsjing17:15VerdenUkrainsk journalist dømt til 15 år i fengsel av separatister17:13Helse og livsstilFotballtopp vil ha hjernerystelse-bytter etter demensalarm17:10ReiseKvinne bestilte sosial ferietur for 19.000 kroner - var helt alene16:41VerdenAdvarer: – Farlige IS-krigere kan rømme hjem16:04PengerBoeings Max-krise blir verre og verre14:22VerdenDødstallene stiger i Chile13:51VerdenPalestinsk domstol blokkerer kritiske nettsteder13:50VerdenDiplomat vitner i riksrettsprosessen mot Trump13:02PolitikkVenstre-prosessen «en oppskrift på langvarig støy»13:01VerdenAssad: Erdogan er «en tyv»12:51NorgeMann kapret ambulanse – uskadeliggjort av politiet12:46NorgePerson til sykehus etter minibussulykke i Bergen12:38PolitikkRiksrevisjonen: Domstolene bruker for lang tid12:37VerdenPutin og Erdogan i viktige Syria-samtaler12:34NorgeBatteribrann avgir farlig gass i Hordaland12:13NorgeMann tiltalt for drapsforsøk på legesenter12:07KulturRedaktøren i Aust-Agder Blad går av etter kritikk12:06PolitikkTidslinje for den nye brexitavtalen11:41PolitikkPolitiker overrasket alle: – Jeg er gravid11:40NorgeAdvokat: – Berg kjent med avtalerykter11:14KulturSun Heidi Sæbø konstituert som Morgenbladet-redaktør10:52NorgeLover at Oslo skal bli utslippsfri innen 203010:40SportGranåsen får 180 millioner til ski-VM 202510:27VerdenGuaidó ber Russland og Kina om hjelp10:12NorgeMor (62) og datter (29) omkom i trafikkulykke i Volda: Frigir navnene10:00VerdenNytt funn: Deltok i angrepet på Pearl Harbor i 194109:57VerdenIndiske myndigheter reagerer sterkt på skoleeksperiment09:03PolitikkKnepen seier for Trudeau i Canada09:02NorgeGatekjøkken i Oslo angrepet for tredje gang08:52NorgeIsbryter går for egen maskin etter mayday-melding08:47SportZidane irritert over rykter om at han kan få sparken08:46SportCarragher sier unnskyld til Evra – åtte år etter Suárez' rasistiske hets08:02SportKjetil Jansrud vil sette «uslåelig» rekord i mesterskapsfri sesong07:52NorgeKirkerådet lager etisk regelverk for flyreiser07:40Helse og livsstilNord-Irland legaliserer abort07:39MotorBaksetevarsel kan bli standard etter hundrevis av dødsfall i USA07:39PolitikkNorge kan kjøpe seg fri fra nasjonale klimakutt: – Veldig uklokt07:34NorgePolitimann skadd av skytevåpen under oppdrag i Trondheim07:24VerdenNaruhito kronet i en noe nedtonet seremoni
Populært