Raju purkaus Auringossa 99 vuotta sitten

Garrington-tapahtuma vuonna 1859 on ollut tähän asti voimakkain tunnettu aurinkomyrsky, joka osui maapalloon. Nyt tutkijat ovat onnistuneet kaivamaan historian hämäristä toisen, kuta kuinkin saman voimakkuuden purkauksen, joka sekin aiheutti vakavia tuhoja etenkin lennätin ja puhelinverkoille.

Auringossa tapahtui 9.8.2011 voimakas flare-purkaus, joka ylivalotti Aurinkoa havaitsevien satelliittien kamerat. Kuva Wikimedia Commons.

Tapahtumat käynnistyivät 12.5.1921, kun Auringon aktiivisella alueella AR1842 auringonpilkkujakson 15 aikana tapahtui voimakkaita flare-purkauksia. Purkaukset vuorostaan aiheuttivat koronamassapurkauksia (CME), joiden suunta oli suoraan kohti maapalloa. Magneettisen myrskyn maksimi saavutettiin 15.5. kello 02.00 GMT, jolloin Ruotsissa puhelinkeskus vaurioitui ja syttyi palamaan. Tuntia myöhemmin sama toistui New Yorkin Brewster-nimisessä kylässä rautatieaseman kytkentätaulussa, jossa tulipalo tuhosi lopulta koko rakennuksen. Muitakin tulipaloja syttyi, esimerkiksi New Yorkin Grand Central -aseman rautatiehallin tornissa. Tämä viimeksi mainittu tuho antoi nimensä koko tapahtumasarjalla ja se tunnettiin sen jälkeen New York Railroud Superstorm’ina.

Tulipalot syttyivät sen vuoksi, että magneettinen myrsky indusoi pitkiin sähkö ja puhelinlinjoihin (avojohtoja) voimakkaita ylijännitteitä. Ylijännitteet olivat maksimissaan jopa 10 V/km, joten linjoihin kytketyt laitteet saattoivat kokea jopa useiden satojen volttien ylijännitteitä ja siitä aiheutuvia sähkövirtoja. Nämä sähkövirrat kuumentavat linjoihin kiinnitettyjä laitteita niin paljon, että lopulta niiden lämpötila sytyttää ne palamaan. Etenkin puhelinjärjestelmät tuohon aikaan olivat erittäin alttiita häiriövirroille ja ei olekaan mikään ihme, että erilaisia ongelmatilanteita, häiriöitä ja laiterikkoja koettiin kaikissa maanosissa Australiasta Eurooppaan ja Amerikkoihin asti.

Saman aikaisesti puhelin, lennätin ja sähköverkkojen ongelmien kanssa taivaalla nähtiin voimakkaita revontulia. Eteläisimmät revontulet nähtiin Teksasissa, Los Angelesissa ja Tyynen meren alueella Samoalla ja Tongalla. Nähtiinpä revontulia lähellä ekvaattoria merellä olleilla laivoillakin.

Vuoden 1921 suuta aurinkomyrskyä on tutkinut Jeffrey Love (Yhdysvaltain geologinen tutkimuslaitos) ja hänen kollegansa. Tutkimusraportti ^[1] on julkaisti Advancing Earth and Space Science -verkkojulkaisussa otsikolla Intensity and Impact of the New York Railroad Superstorm of May 1921. ja samasta aiheesta samassa julkaisussa on Mike Hapgood’in artikkeli ^[2] The Great Storm of May 1921: An Exemplar of a Dangerous Space Weather Event.

Jeffrey Love’n johtama tutkimusryhmä laski toukokuun 1921 tapahtuman myrskyindeksin (Dst). Tulos oli, että indeksin lukemaksi laskelmat antoivat -907 ± 132 nT toukokuun 15. päivälle myrskyn ollessa voimakkaimmillaan. Tämä on hyvin lähellä sitä, mitä on laskettu Carrington tapahtuman noin -900 nT -lukema. Viime vuosien suurin häiriöindeksin lukema -589 nT saavutettiin vuonna 1989.

Mike Hapggood tutki historiallisista asiakirjoista tapahtumien kronologista järjestystä. Hän toteaa, että maapalloon osui parin vuorokauden aikana useita CME-pilviä, jotka aiheuttivat voimakkaita häiriötiloja niin magneettikenttään kuin teknisiin järjestelmiin. Häiriöt olivat niin voimakkaita, että silloisten magneettisten mittausasemien mittarit ja piirturit ylittivät käytössä olevat asteikot.

Huomautukset

[1] https://doi.org/10.1029/2019SW002250

[2] https://doi.org/10.1029/2019SW002195

Lisää luettavaa

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2019/06/superflare-auringossa-on-mahdollinen.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2014/05/auringossa-piilee-vaara.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2018/02/proxima-centaurissa-valtava-flare.html

Superflare Auringossa on mahdollinen

.. vaikkakaan ei kovin todennäköinen. Pienilläkin todennäköisyyksillä on ikävä taipumus toteutua, jos aikaa on käytettävissä. Ja Auringon tapauksessa aikaa on, eli ihmiskunnan pitäisi ottaa superflaren mahdollisuus huomioon rakentaessaan infrastruktuuriaan.

Tämä flare ei ole superia, mutta tavaomaisenakin tällainen
vaikuttaa maapallon avaruussäähän merkittävästi.
Kuva NASA/SDO

Superflareja tapahtuu hyvin säännöllisesti nopeasti pyörivillä, nuorilla tähdillä, joiden magneettinen dynamo toimii voimakkaasti. Sen sijaan vanhoilla, hitaasti pyörivillä tähdillä, kuten Auringolla, superflareja esiintyy merkittävästi vähemmän, jopa niin paljon vähemmän, että jotkut tutkijat pitävät mahdollisuutta hyvin lähellä nollaa.

Uusin tutkimus aiheesta tulee Yatan yliopistosta, jossa Yuta Noitsun johtama tutkimusryhmä on selvitellyt superflarien esiintymistä juuri Auringon kaltaisilla tähdillä. Kepler-avaruuskaukoputken aineistosta on havaittu superflarien tapahtuvan suhteellisen säännöllisesti myös G-spektriluokan tähdillä, joskin paljon harvemmin kuin nuorilla tähdillä. Aineiston analysoinnissa käytettiin myös Gaia-avaruuskaukoputken ja Apache Pointin observatorion kokoamia havaintoja. Kaikkiaan superflareja havaittiin noin tuhat noin 300 Auringon kaltaisella tähdellä.

Aineisto on vielä tässä vaiheessa liian suppea varmojen päätelmien tekemiseen. Noitsu kuitenkin arvioi, että Auringossa superflare voisi tapahtua noin kerran tuhannessa vuodessa. Superflaren vaikutukset ulottuisivat Maahan noin 30 – 50 prosentissa tapauksista riippuen hieman siitä, mistä vaikutuksista on kyse. Näin ollen voitaneen olettaa, että merkittäviä tuhoja nykytekniikalle (sähköverkko, tietoliikenne niin maanpinnalla kuin avaruudessa, kaasu- ja öljyputkistot jne.) aiheutuisi vähintäänkin kerran 10 000 vuodessa. Useampikin kerta voisi olla mahdollista.

Superflare ei Auringossakaan ole aivan tuntematon ilmiö. Vuonna 1859 Carrington-ilmiön aikaansaama magneettinen myrsky rampautti sen aikaista tietotekniikkaa, eli lennätin linjoja kaikkialla pohjoisella pallonpuoliskolla missä niitä oli käytössä. Revontulia nähtiin parin vuorokauden aikana hyvinkin etelässä, kuten Havaijilla ja Kuubassa.

Carrington-ilmiö ei kuitenkaan ollut supreflarien huippua, vaan ehkä keskinkertainen. Todellinen superflare voisi olla voimakkuudeltaan kymmenen- tai satakertainen. Säilyneistä historiallisista kirjoituksista on luettavissa merkillisistä tapahtumista, jotka nykytietämyksen valossa voisivat olla voimakkaiden supreflare-purkausten aiheuttamia. Jos näin on, niin silloin ihmiskunnan tunnetun historian aikana superflare on iskenyt maapallolle vähintäänkin puolenkymmentä kertaa. Tällöin voidaan odottaa superflaren esiintyvän kerran tuhannessa vuodessa.

Aiheesta lisää 

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2014/05/auringossa-piilee-vaara.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2018/02/proxima-centaurissa-valtava-flare.html

Proxima Centaurissa valtava flare-purkaus

Prixima Centauri. Kuva Wikimedia Commons.

Aurinkokuntaamme lähimpänä sijaitseva tähti, Proxima Centauri, on osoittautumassa erittäin aktiiviseksi tähdeksi. Viime vuoden maaliskuussa Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, eli ALMA radioteleskoopilla^[1] tehtiin havainto^[2], joka on nyt saanut uuden tulkinnan.

Aikaisemman tulkinnan^[3] mukaan kirkastuma oli seurausta planeettajärjestelmän synnyn jälkeen jäljelle jääneestä pölyrenkaasta. Proximalla tiedetään olevan hieman Maata suurempi planeetta (massa noin 1,3 Maan massaa) Proxima b. Tutkijat pitävät mahdollisena, että järjestelmässä on myös toistaiseksi havaitsemattomia planeettoja.

Nyt uusi tutkimus^[4] on uudistanut kokonaan kirkastuman tulkinnan, johtuen erilaisesta datan käsittelystä. Uuden tulkinnan mukaan pari minuuttia kestänyt kirkastuma johtuikin valtavasta flarepurkauksesta Proximalla. Purkaus oli noin kymmenkertainen Auringossa esiintyneisiin flarepurkauksiin nähden. Purkauksen voimakkuus oli huikea, sillä Prixima on pieni punainen kääpiötähti, jonka massa on vain noin 12 % Auringon massasta.

Flarepurkaus asettaa uuteen valoon Proxima b:n elinkelpoisuuden. Usein toistuessaan flarepurkaukset ovat voineet johtaa siihen, että Proxima b -planeetalla ei ole ilmakehää jäljellä, jos sellainen olisi sille joskus kehittynyt. Näin ollen planeetta voi olla täysin steriili, ilmaton kivi avaruudessa. Muutoin Proxima b sijaitsee laskelmien mukaan elinkelpoisella vyöhykkeellä ja sen rata on sellainen, että se ei poistu elokehältä kierroksensa aikana.

Huolta voi herättää myös kysymys siitä, että kuinka pieni kääpiötähti voi tuottaa havaitun voimakkuuden mukaisen flarepurkauksen? Ja voisiko sellainen tapahtua Auringossa, joka on sentään paljon aktiivisempi kuin Proxima? Kysymys on aiheellinen ja siihen ei tiedetä vastausta.

Auringossa on havaittu voimakkaita purkauksia, esimerkiksi vuonna 1859. Garringtonin purkauksena tunnettu flare, joka aiheutti jos sen aikaisille sähkötyslinjoille paljon ongelmia ja laiterikkoja. Dendokronologisita tutkimuksista tiedetään, että Auringossa on tapahtunut aikaisemminkin voimakkuudeltaan Garringtonin purkaukseen verrattavia purkauksia. Jos Aurinko tuottaisi vielä näitäkin purkauksia kymmenkertaisen flarepurkauksen, voisi koko nykyinen elämä muuttua maapallolla, joutuisimme sovittamaan elämämme 1700-luvun tekniikan tasolle.

Huomautukset

[1] ALMA koostuu 66 yksittäisestä radioteleskoopista.

[2] Havaintoikkunaa käytettiin 21.1.–25.4.2017 ja varsinainen kirkastuminen havaittiin 24.3.2017.

[3] Espanjalaisen Institute of Astrophysics of Andalusia (IAA) tutkijaryhmän tutkimus.

[4] Tutkimusryhmän vetäjänä toimii  tohtori Meredith A. MacGregor (Carnegie Institution for Science, Department of Terrestrial Magnetism).

Lähde

https://www.sciencealert.com/proxima-centauri-monster-flare-means-no-evidence-for-planetary-system

Trappist-1-planeetat tuskin elämälle kelvollisia

Kaavio Trappist-1-järjestelmästä. Kuva NASA/JPL-Caltech.

Unkarilaisen tähtitieteilijän Krisztián Vida:n^[1] johtama tutkija ryhmä on analysoinut hiljattain löydetyn aurinkokuntamme ”sisarplaneettakunnnan”^[2] olosuhteita. Havaintoaineisto on Keppler-observatorion K2-vaiheessa kokoamaa mittaustietoa tähden kirkkaudesta.

Analyysin mukaan tähdessä esiintyy voimakkaita flare-purkauksia. Voimakkaimmillaan purkaukset ovat samanlaisia kuin mitä oli Auringossa vuonna 1859 esiintynyt ns. Carringtonin tapahtuma ^[3]. Purkaukset ovat niin voimakkaita ja niin usein toistuvia, että planeettojen mahdolliset ilmakehät ovat pyyhkiytyneet pois jos niitä olisi edes koskaan päässyt syntymään.

Ainoa mekanismi, joka olisi säilyttänyt ilmakehät, olisi planeettojen voimakas magneettikenttä. Tutkijat päätyivät laskelmissaan, että magneettikenttien pitäisi olla vähintään kymmeniä tai satoja Gausseja. Maapallon magneettikentän voimakkuus on 0,5 Gaussia^[4]. Toistaiseksi ei tunneta ainoatakaan mekanismia, millä tavoin kiviplaneetta voisi kehittää näin voimakkaan magneettikentän.

Voimakkaat flare-purkaukset ovat niin yleisiä järjestelmässä, että niitä havaittiin 80 vuorokauden havaintojaksossa tapahtuvan 42 kertaa. Tämä lisäksi tietysti tulevat merkittävästi vähäisemmät flarepurkaukset, jotka tuovat oman lisänsä lähes valonnopeudella kiitävään protonivuohon ja CME -purkausten aiheuttamaan tähtituuleen.

Tutkijat laskevat, että mahdolliselta ilmakehältä kuluisi yhden purkauksen aiheuttaman vaurioista toipumiseen peräti 30 000 vuotta. Purkausten väli oli kuitenkin vain 28 tuntia, jossa ajassa minkäänlaista toipumista ei ehdi tapahtua. Niinpä todennäköisesti Trappist-1-järjestelmän elokehällä olevat planeetat ovat ilmakehättömiä, muistuttaen enemmän Merkuriusta kuin Maata.

Huomautukset

[1] Konkoly Observatorio (Unkari).

[2] Trappist-1 tähtikunta sijaitsee noin 39 valovuoden etäisyydellä aurinkokunnastamme Vesimiehen tähdistössä. Tähti on punainen kääpiötähti, spektriluokaltaan M8V ja sen massa on 0,08 M_☉ eli se on juuri sillä rajalla, että se kykenee ylläpitämään vedyn fuusiota ytimessään. Tähden efektiivinen lämpötila on vain 2550 K, sen säteilyvoimakkuus on 0,04 % Auringon säteilymäärästä ja tähden ikä on alle miljardi vuotta.

Aurinkokunnan kaltaiseksi järjestelmän tekee sen löydetyt seitsemän planeettaa, joista kolmen kiertorata on ns. elämän vyöhykkeellä. Näiden kolmen (c, d ja e) planeetan laskennallinen lämpötila on sellainen, että vesi voi esiintyä niiden pinnalla nestemäisenä. Kaikki havaitut planeetat kuitenkin kiertävät tähteään niin lähellä, että niiden pyöriminen on täytynyt vuorovesilukkiutua kiertoaikaan, toisin sanoen planeettojen sama puoli on aina suuntautunut tähteen.

Trappist-1 järjestelmä löysivät belgialaiset Michaël Gillon, Emmanuël Jehin (Institut d’Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège) + al syksyllä 2015 ja löytö julkistettiin toukokuussa 2016 Nature-tiedejulkaisussa . Artikkelin verkkoversio http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1615/eso1615a.pdf

[3] kts. artikkeli ” Auringossa piilee vaara” http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2014/05/auringossa-piilee-vaara.html

[4] Vaihteluväli on paikasta riippuen 0,2–0,6 Gs (Gaussia, 20 000 – 60 000 nT).