Tutkimus tuo uutta tietoa Auringon koronan massapurkauksista (Väitös: MSc Firas Al-Hamadani, 8.8.2018, fysiikka)
MSc Firas Al-Hamadanin Turun yliopistossa tarkastettavassa väitöskirjassa on tutkittu Auringon koronan massapurkauksiin liittyviä suurienergiaisia hiukkasia ja radiopurkauksia. Korona on Auringon ulompi kaasukehä, jossa myös aurinkotuuli syntyy. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi Auringon ja avaruuden prosessien sekä koronan massapurkausten keskinäiset vuorovaikutukset.
Turun yliopiston tiedote 1.8.2018
Al-Hamadanin väitöstutkimuksessa tarkastellaan hiukkastapauksia, jotka liittyvät toisiaan peräjälkeen seuraaviin Auringon purkauksiin samalta aktiiviselta alueelta. Kukin sarja koostui kolmesta peräkkäisestä voimakkaasta röntgenpurkauksesta samalta Auringon aktiiviselta alueelta, joiden yhteydessä havaittiin nopea halomassapurkaus, äärimmäisen ultraviolettisäteilyn emissiota sekä tyypin III ja II radiopurkaukset, jotka syntyvät suurienergiaisten elektronisuihkujen (tyyppi III) ja shokkiaaltojen (tyyppi II) kulkiessa läpi planeettainvälisen avaruuden.
Tutkimuksen ensimmäisenä analysoinnin kohteena on hiukkaspurkausten sarja, jossa hiukkasten intensiteetissä havaittiin kolme huippuarvoa noin 26 tunnin aikana.
– Ensimmäinen purkaus oli heikko, ja protonien intensiteetin kasvu havaittiin vain alle 25 megaelektronivoltin (MeV) energioissa, Al-Hamadani kertoo.
Toiseen purkaukseen liittyi luokan X1.5 röntgenpurkaus sekä nopea ja laaja koronan massapurkaus. Koronan massapurkauksen oli raportoitu olleen hiljainen radioaallonpituuksilla. Kolmas hiukkaspurkaus tapahtui noin 18 tuntia myöhemmin, toisen purkauksen intensiteetin laskevan osan aikana, saavuttaen ainakin 60 MeV:n energian ja oli kestoltaan yli 10 MeV:n energioissa karkeasti kaksi päivää.
– Totesimme Auringon soihdussa tapahtuneen hiukkaskiihdytyksen aiheuttaneen ensimmäisen pienen hiukkasintensiteetin kasvun. Kaksi jälkimmäistä johtuivat nopeisiin koronan massapurkauksiin liittyvästä hiukkasten sokkiaaltokiihdytyksestä, Al-Hamadani sanoo.
Kunkin sarjan kahden ensimmäisen purkauksen aikana havaittiin suurienergiaisia hiukkasia, mutta kolmanteen purkaukseen ei havaittu liittyvän hiukkasintensiteetin taustan ylittävää kasvua.
– Esitämme, että aikaisemmat planeettainväliseen avaruuteen edenneet koronan massapurkaukset ja sokit muuttivat tyypin III radiosäteilyä aikaansaavien elektronisuihkujen ja suurienergiaisten protonien kulkuratoja. Edeltävät purkaukset saattoivat myös vähentää käytettävissä olevaa hiukkasten siemenpopulaatiota heikentäen näin kiihdytystehokkuutta, Al-Hamani toteaa.
Uutta tietoa Auringon radiopurkauksista
Tapahtumaan liittyi useita lyhytaikaisia tyypin II radiopurkauksia dekametri–hektometri -aallonpituusalueella.
– Analyysiimme perustuen päättelimme, että ensimmäisen radiopurkauksen syynä saattoi olla peräkkäisistä massapurkauksista toisen ytimen äkillinen nopeuden kasvu ja nopeuttaan kasvattavan kolmannen massapurkauksen aikaansaama sokkiaalto, mikäli plasmatiheys massapurkausten edellä oli hyvin pieni, Al-Hamadani sanoo.
Jos taas plasmatiheys oli suuri ensimmäisen massapurkauksen rakenteen sisällä, syynä saattaa Al-Hamadanin mukaan olla ensimmäisen massapurkauksen keskusosan nopeuden voimakas kasvu. Korkeammilla taajuuksilla havaittu toinen tyypin II purkaus viittasi erilliseen, eri suuntaan ja erilaisessa plasmatiheydessä etenevään sokkiaaltoon.
– Viimeisen tyypin II purkauksen emissio tapahtui laajemmalla taajuusalueella ja syynä oli varsin todennäköisesti massapurkausten välinen vuorovaikutus.
Tyypin II radiosäteilyn intensiteetti kasvaa sokin ja koronan virtausalueiden vuorovaikutuksesta
Avaruudessa etenevien sokkiaaltojen tiedetään synnyttävän tyypin II radiosäteilyä. Sokit liittyvät usein nopeisiin halo-tyyppisiin koronan massapurkauksiin. Planeettainvälisen avaruuden tyypin II radiosäteilyn intensiteetin ajoittaisen voimakkaan kasvun syitä selvitettiin tutkimuksessa tilastollisella analyysilla.
– Analysoimme radiospektrimittauksia ja näkyvän valon alueen koronagrafikuvasarjoja selvittääksemme Auringosta avaruuteen etenevien koronan massapurkausten ja tyypin II radiosäteilyn lähteiden suunnan ja korkeuden. Tarkastelussa otettiin huomioon mahdolliset massapurkausten väliset vuorovaikutukset. Tuloksena todettiin, että suurin osa tyypin II radiosäteilyn intensiteetin äkillisistä kasvuista johtui sokin ja koronan virtausalueiden välisistä vuorovaikutuksista, mutta joissakin tapauksissa syynä olivat myös massapurkausten keskinäiset vuorovaikutukset.
***
MSc Firas Al-Hamadani esittää väitöskirjansa Observations of Energetic Particles and Radio Emissions during Multiple Coronal Mass Ejections julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa keskiviikkona 8.8.2018 klo 12 (Turun yliopisto, Quantum, Auditorium, Vesilinnantie 5, Turku).
Vastaväittäjänä toimii tohtori Alexander Stepanov (Pulkovo Observatory, Venäjä) ja kustoksena professori Rami Vainio (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen.
MSc Firas Al-Hamadani on syntynyt vuonna 1976 Irakissa ja suoritti korkeakoulututkintonsa (MSc) Basrahin yliopistossa Irakissa vuonna 2011. Väitöksen alana on fysiikka.
Väittelijän yhteystiedot: 040 138 2993, fimubaa@utu.fi
Väittelijän kuva: https://apps.utu.fi/media/vaittelijat/al-hamadani_firas.jpg
Väitöskirja on julkaistu sähköisenä: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-7316-3