27 september 2022

Vlaamse supercomputers werpen nieuw licht op zonnevlammen

Credit: NASA/SDO.

Plasma-astrofysici van de KU Leuven hebben de eerste volledig consistente simulatie gemaakt van de fysische processen die zich afspelen tijdens een zonnevlam. Hiervoor maakten ze onder meer gebruik van Vlaamse supercomputers.

Zonnevlammen zijn explosies op het oppervlak van de zon waarbij een enorme hoeveelheid energie vrijkomt: het equivalent van een biljoen atoombommen van het Little Boy-kaliber die tegelijkontploffen. In extreme gevallen kunnen zonnevlammen radioverbindingen en elektriciteitscentrales op aarde doen uitvallen, maar ze liggen ook aan de basis van prachtige ruimteweerfenomenen. Het bekendste voorbeeld is wellicht het noorderlicht: daarbij verstoort een zonnevlam het magnetische veld van de zon in die mate dat er een bubbel van zonneplasma kan ontsnappen uit de atmosfeer van de zon.

Unieke simulatie

Dankzij satellieten en zonnetelescopen is al veel geweten over de fysische processen die zich afspelen tijdens een zonnevlam. Zo weten we dat zonnevlammen heel efficiënt energie uit magneetvelden omzetten in warmte, licht en energie van beweging. Die processen worden weergegeven in een bekende illustratie, het zogenaamde standaard 2-D zonnevlammodel.
Maar de details van die weergave zijn nog nooit bevestigd. De uitdaging om een volledig consistente simulatie te realiseren is dan ook gigantisch, omdat zowel macroscopische effecten (typische lengteschalen zijn enkele tienduizenden kilometers, met andere woorden groter dan de aarde) als microscopische deeltjesfysica een rol spelen.
Toch is dat precies waar het doctoraatsonderzoek van Wenzhi Ruan in geslaagd is. Ruan en zijn collega’s in het team van professor Rony Keppens (Afdeling Plasma-astrofysica) combineerden de rekenkracht van Vlaamse supercomputers met een nieuwe combinatie van fysische modellen waarbij de microscopische effecten van versnelde geladen deeltjes in een macroscopisch model werden meegenomen.

Het nieuwe model kan berekenen hoe efficiënt de energieomzetting in een zonnevlam is. | © KU Leuven – Wenzhi Ruan

Van tekening naar volwaardig model

“Dit model voor zonnevlammen maak het ook mogelijk om te berekenen hoe efficiënt de energieomzetting in een zonnevlam is,” legt professor Keppens uit. “Dat doen we door de sterkte van het magneetveld van de zon aan de voetpunten van de vlam te combineren met de snelheid waarmee die voetpunten zich verplaatsen. Als we snel genoeg kunnen waarnemen, tenminste, want alles speelt zich af binnen een tijdspanne van tientallen seconden tot enkele minuten.”
“We hebben de resultaten van de numerieke simulatie omgezet naar virtuele waarnemingen van een zonnevlam, waarbij we telescopen nabootsen in alle relevante golflengtes. Op die manier kan het standaard zonnevlammodel opgewaardeerd worden van een tekening naar een echt model.” De studie “A fully self-consistent model for solar flares” van Wenzhi Ruan , Chun Xia en Rony Keppens is gepubliceerd in The Astrophysical Journal. Bron: KU Leuven.

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: