EEGGL hilft bei der Vorhersage koronaler Massenauswürfe

Standbild aus der unten eingebundenen Animation. (NASA / CCMC / University of Michigan / Joy Ng)
Standbild aus der unten eingebundenen Animation. (NASA / CCMC / University of Michigan / Joy Ng)

Die dynamische erdnahe Weltraumumgebung – der Raum, den unsere Astronauten und Raumfahrzeuge durchqueren – kann von starken Sonneneruptionen beeinflusst werden, die riesige Wolken aus magnetischer Energie und Plasma (ein Gas aus elektrisch geladenen Teilchen) in den Weltraum blasen. Das Magnetfeld dieser Sonneneruptionen ist schwer vorherzusagen und kann mit den Magnetfeldern der Erde interagieren, was Weltraumwettereffekte auslöst.

Ein neues Hilfsmittel namens EEGGL, die Kurzform für Eruptive Event Generator (Gibson and Low) und wie “Eagle” ausgesprochen, hilft dabei, die Bahnen dieser magnetisch strukturierten Wolken herauszuarbeiten, bevor sie die Erde erreichen. Diese Wolken werden als koronale Massenauswürfe (coronal mass ejection, CME) bezeichnet.

EEGGL ist Teil eines viel größeren Modells der Korona, der äußeren Sonnenatmosphäre, und des interplanetaren Weltraums, das von einem Team an der University of Michigan entwickelt wurde. Entworfen für die Simulation von Sonnenstürmen, hilft EEGGL der NASA dabei zu untersuchen, wie sich ein koronaler Massenauswurf durch den Weltraum in Richtung Erde bewegen könnte und welche magnetische Konfiguration er bei seiner Ankunft haben würde. Das Modell wird vom Community Coordinated Modeling Center (CCMC) am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betrieben.

Das neue Modell ist ein sogenanntes Grundprinzipienmodell, weil seine Berechnungen auf der grundlegenden Physik beruhen, die das Ereignis beschreibt – in diesem Fall die Eigenschaften des Plasmas und der magnetischen Energie, also der Elektromagnetismus. Er steuert die Bewegung eines koronalen Massenauswurfs durch den Weltraum.

Solche Computermodelle können Wissenschaftlern helfen besser zu verstehen, wie die Sonne den erdnahen Weltraum beeinflussen wird, und möglicherweise unsere Fähigkeit zur Vorhersage des Weltraumwetters verbessern, wie sie von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) durchgeführt wird.

Die Berücksichtigung der magnetischen Struktur eines koronalen Massenauswurfs seit seiner Entstehung auf der Sonne könnte einen großen Schritt bei der Modellierung koronaler Massenauswürfe bedeuten. Verschiedene andere Modelle simulieren koronale Massenauswürfe basierend auf kinetischen Eigenschaften. Dazu gehören beispielsweise die Masse und die Anfangsgeschwindigkeit, wie sie von Weltraumobservatorien gemessen wurden.

Die Einbeziehung der magnetischen Eigenschaften bei der Entstehung eines koronalen Massenauswurfs könnte Wissenschaftlern einen besseren Eindruck von dessen magnetischer Struktur vermitteln und letztendlich auch davon, wie diese Struktur die Bahn des koronalen Massenauswurfs durch den Weltraum beeinflusst. Auch die Wechselwirkungen mit dem Erdmagnetfeld könnten auf diese Weise besser verstanden werden – ein wichtiges Teil im Puzzle des dynamischen Verhaltens der Sonne.

Diese animierte Bildserie zeigt die Ausbreitung eines koronalen Massenauswurfs, wie er von der Sonne ausbricht und durch den Weltraum reist. Verglichen wird die Simulation des neuen EEGGL-Modells (links) mit echten SOHO-Beobachtungen (rechts). SOHO beobachtete diesen koronalen Massenauswurf am 7. März 2011. (NASA / CCMC / University of Michigan / Joy Ng)
Diese animierte Bildserie zeigt die Ausbreitung eines koronalen Massenauswurfs, wie er von der Sonne ausbricht und durch den Weltraum reist. Verglichen wird die Simulation des neuen EEGGL-Modells (links) mit echten SOHO-Beobachtungen (rechts). SOHO beobachtete diesen koronalen Massenauswurf am 7. März 2011. (NASA / CCMC / University of Michigan / Joy Ng)

Das Modell beginnt mit echten Weltraumteleskop-Beobachtungen eines koronalen Massenauswurfs und umfasst seine Anfangsgeschwindigkeit und seine Position auf der Sonne. Dann sagt es voraus, welche Bahn der koronale Massenauswurf basierend auf den fundamentalen Gesetzen des Elektromagnetismus nehmen könnte. Am Schluss gibt es eine Reihe künstlicher Bilder heraus, die denen von tatsächlichen Beobachtungen der Sonnenobservatorien SOHO oder STEREO ähneln, und die die Ausbreitung des koronalen Massenauswurfs durch den Weltraum simulieren.

Ein Team unter Leitung von Tamas Gombosi vom Department of Climate and Space Sciences and Engineering an der University of Michigan entwickelte das Modell als Teil ihres Space Weather Modeling Framework, das ebenfalls am CCMC betrieben wird. Alle Weltraumwettermodelle am CCMC können von Forschern und der Öffentlichkeit auf Nachfrage verwendet und untersucht werden. EEGGL und das Modell, dass es unterstützt, sind das erste öffentlich verfügbare Grundprinzipienmodell, das koronale Massenauswürfe unter Einbeziehung ihrer magnetischen Struktur simuliert.

Quelle

(THK)

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