All'inizio tutto sembra tranquillo. Ad un tratto, un lampo luminoso illumina il telescopio. In un istante, getti di plasma surriscaldato sbocciano contro l'oscurità dello spazio.

Visto dalla Terra, i brillamenti solari mettono in scena uno spettacolo elegante. Ma questi nastri di plasma danzanti sono le schegge di violente esplosioni. Il processo energetico che li alimenta, noto come riconnessione magnetica, non si limita a potenziare i razzi. La riconnessione magnetica modella il comportamento del plasma, o gas elettrificato, che costituisce oltre il 99% dell'universo osservabile. Eppure le buffonate della riconnessione magnetica sono comprese solo in parte e le eruzioni sul Sole sono tra i posti migliori per studiarle.

Ecco perché Charles Kankelborg, fisico spaziale presso la Montana State University di Bozeman, sta lanciando lo spettrografo di imaging per istantanee nell'ultravioletto estremo, o ESIS, razzo sonoro.

L'ESIS effettuerà un volo di 15 minuti sopra l'atmosfera terrestre per osservare le eruzioni in uno strato del Sole chiamato regione di transizione. Osservando sottili cambiamenti di luce, L'ESIS rintraccerà queste esplosioni alla loro fonte. L'obiettivo è valutare se fioriscono da un unico punto, o invece sparare da molte posizioni disconnesse. Il razzo finanziato dalla NASA verrà lanciato dalla White Sands Missile Range nel New Mexico il 24 settembre. 2019.

Mini-esplosioni di spionaggio

I brillamenti solari furono documentati per la prima volta nel 1859, ma ci vollero altri novant'anni prima che gli scienziati proponessero che la riconnessione magnetica fosse l'innesco.

La riconnessione magnetica si verifica quando due linee di campo magnetico opposte si scontrano e si riconfigurano in modo esplosivo. Quando si verifica in razzi, il risultato è un lampo luminoso, con effetti che possono raggiungere la Terra. I brillamenti solari emettono raggi X e particelle energetiche che, se orientato verso la Terra, possono mettere in pericolo astronauti e satelliti.

Il problema con l'uso dei razzi per studiare la riconnessione magnetica è quanto siano imprevedibili. "È molto difficile programmare un razzo durante il lancio, " disse Kankelborg, ridendo. "Ma puoi lanciare in qualsiasi momento e vedere molte esplosioni nella regione di transizione".

La regione di transizione solare è una scheggia di Sole spessa sessanta miglia racchiusa tra due estremi. Da un lato c'è il relativamente fresco, Superficie solare di 10mila gradi Fahrenheit. Dall'altra, l'atmosfera esterna surriscaldata circa 300 volte più calda. La regione di transizione ospita una serie di eruzioni magnetiche che, sebbene più piccoli dei razzi, si verificano molto più spesso.

Dalla Terra, la maggior parte di queste eruzioni sono viste dirette, un angolo tutt'altro che ideale che li fa fondere con molti altri punti luminosi sul Sole. Per trovare vere eruzioni, il team ESIS utilizza una tecnica spesso utilizzata nota come spostamento Doppler, ma in un modo su misura per eventi esplosivi.

Iniziano con il fatto che i gas a determinate temperature emettono lunghezze d'onda della luce uniche, note come le loro righe spettrali. Per esempio, a circa 90, 000 gradi Fahrenheit, l'elio ionizzato, che ha perso uno dei suoi due elettroni, emette luce a una lunghezza d'onda di 30,4 nanometri. Quella lunghezza d'onda è come l'impronta digitale dell'elio, un modo per dire che c'è da lontano.

Quando i gas si muovono, le loro righe spettrali si muovono insieme a loro. Questo è il cambiamento Doppler. Quando un gas si avvicina a te, la sua lunghezza d'onda viene spostata verso il blu, o accartocciato verso l'estremità più blu dello spettro. 30,4 nanometri potrebbero diventare i 30,39 nanometri leggermente più corti. La luce di una sorgente che si allontana rapidamente si distende, o spostato verso il rosso, diventando leggermente più rosso.

Lo spostamento Doppler dice agli scienziati se una fonte di luce sta arrivando o sta andando. Ma cosa succede quando esplode?

Quando gli spettri esplodono

A seconda della forma dell'esplosione, una riga spettrale può dividersi in due, o allargarsi in una grande protuberanza. Quale farà aiuterà il team ESIS a rispondere alla loro domanda principale:se la riconnessione magnetica è ordinata, o disordinato.

Le prove finora sono miste. In un precedente volo missilistico, L'ex studente di Kankelborg, Tom Rust, ha osservato esplosioni che si sono divise nettamente in due. I risultati hanno supportato il modello pulito. "Ma questo non è terribilmente conclusivo, perché stavamo guardando solo una lunghezza d'onda, " ha affermato Kankelborg. Un set di dati più diversificato potrebbe raccontare una storia diversa. lo spettrografo di imaging della regione di interfaccia o il satellite IRIS, di cui Kankelborg è co-investigatore, ha visto prove per l'ampliamento delle righe spettrali, sostenere il modello disordinato. Poiché si trattava di osservazioni di diverse esplosioni, fare un confronto è difficile.

Il prossimo volo dell'ESIS sarà la prima occasione per chiarire esattamente ciò che stanno vedendo. Il team missilistico sta coordinando le proprie osservazioni con l'IRIS della NASA e la missione Hinode JAXA/NASA per visualizzare queste esplosioni da tutti questi osservatori contemporaneamente.

"Se riusciamo a vedere gli stessi eventi esplosivi con tutti questi strumenti, avremo una visione incredibilmente completa, ", ha detto Kankelborg.

ESIS verrà lanciato su un razzo sonda Black Brant IX a un'altitudine stimata di 160 miglia di altezza, per cinque minuti di tempo totale di osservazione. Il razzo osserverà le righe spettrali di tre diversi elementi a temperature comprese tra 8, 500 gradi F e 1,8 milioni di gradi F. Dopo il volo, il paracadute del carico utile si dispiegherà mentre torna in superficie per il recupero.