Suomalaisten avaruustutkijoiden johtamassa EU-hankkeessa selvitetään Auringon hiukkaspurkausten alkuperää

SERPENTINE-hankkeessa tutkijoiden päätavoitteena on ymmärtää laajalle levinneiden Auringon suurienergiaisten hiukkaspurkausten syntyprosessit. Säteilymyrskyinä aurinkokunnassa nopeasti liikkuvat hiukkaspurkaukset aiheuttavat Maan magneettikentän ulkopuolella haittaa erilaisille satelliiteille.

Hiukkaspurkausten alkuperän selvittäminen on mahdollista uusien luotaimien keräämän tiedon avulla. Elokuussa 2018 laukaistiin NASA:n Parker-aurinkoluotain, helmikuussa 2020 ESA:n Solar Orbiter -luotain ja lokakuussa 2018 ESA:n BepiColombo-luotain, joiden mittauksilla voidaan tutkia purkauksia ennennäkemättömän lähellä Aurinkoa, eli juuri siellä, missä hiukkaset kiihtyvät suuriin energioihin. 

– Uusien luotaimien avulla saamme kokonaisvaltaisen kuvan kunkin hiukkaspurkauksen rakenteesta ja sen kehittymisestä ajan kuluessa. Kattavalla mittausverkolla päästään analysoimaan purkauksia ennennäkemättömän tarkasti ja moni arvoitus purkausten rakenteesta ja niiden syntymekanismeista saa vastauksen, kertoo hankkeen päätutkija, avaruusfysiikan professori Rami Vainio Turun yliopistosta.

Suurienergiaisia hiukkasia löytyy käytännössä kaikkialta avaruudessa. Tutkimustulosten odotetaan lisäävän tietoa hiukkaskiihdytysprosesseista myös yleisemmin.

Huippuasiantuntijoita viidestä maasta

Rami Vainion johtama avaruustutkimuslaboratorio on ollut mukana luotaimilla tehtävässä aurinkotutkimuksessa jo neljännesvuosisadan. Joulukuun 2. päivä tulee 25 vuotta täyteen siitä, kun ESA:n ja NASA:n SOHO-aurinkoluotain lähti matkaan mukanaan Turun yliopiston edelleen toimiva ERNE-laitteisto, jonka päätutkijana Vainio toimii.

– Pääsemme yhdistelemään SOHO:n kaltaisten vanhojen työhevostemme mittauksia uusien luotainten mittauksiin. Yhdistämällä eri luotainten tietoja saamme vastauksia niihin kysymyksiin, joita SOHO:lla ja muilla edellisen sukupolven laitteistoilla ei vielä kyetty ratkaisemaan.

Vainio on itse mukana kahden eri luotaimen, Solar Orbiterin ja BepiColombon tiedetiimeissä. SERPENTINE-hankkeen tutkimusryhmä koostuu toisaalta eurooppalaisten luotainten tiedetiimien jäsenistä ja toisaalta erilaisten data-analyysimenetelmien kehittäjistä. 

– Tuomme yhteen huippuasiantuntijoita viidestä eri Euroopan maasta ja kehitämme uusille luotaimille integroidun data-analyysialustan koko tiedeyhteisön käyttöön. Tällaisissa laajoissa EU-hankkeissa onkin usein kysymys paitsi tieteen tekemisestä, myös tulevan tutkimuksen mahdollistamisesta entistä parempia menetelmiä kehittämällä, Vainio toteaa.

Tutkijat ennustivat Auringon aktivoitumisen

Auringonpurkaukset noudattavat Auringon 11-vuotista aktiivisuussykliä, eli samaa sykliä, jossa myös auringonpilkkujen määrä vaihtelee. Aurinko on pitkään ollut hiljainen. Hanke ajoittuu kuitenkin Auringon nousevan aktiivisuuden aikaan.

– Havaitsimme ERNE-hiukkasilmaisimella lokakuun puolivälissä ensimmäisen ison hiukkaspurkauksen sitten vuodenvaihteen auringonpilkkuminimin, Vainio kertoo. 

SERPENTINE-hankkeen kannalta havainto on hyvin lupaava, sillä se kertoo Auringon aktiivisuuden kasvusta ja hiukkaspurkausten yleistymisestä. 

– Ennustimme, että ensimmäiset isot purkaukset tässä aktiivisuusjaksossa ajoittuisivat tämän vuoden lopulle, joten oli ilo huomata että osuimme oikeaan. Saamme hankkeen aikana analysoitua kymmeniä hiukkaspurkauksia ja siten tukevan datasetin tieteellisille päätelmillemme. Auringonpurkausten tutkimus ottaa näin mahtiloikan eteenpäin, Vainio sanoo.

Euroopan unionin Horisontti 2020 -ohjelman rahoittama SERPENTINE-hanke toteutetaan 1.1.2021–30.6.2024 ja sitä koordinoi Turun yliopiston avaruustutkimuslaboratorio. Hankkeeseen osallistuu yhteensä kuusi eurooppalaista yliopistoa ja tutkimuslaitosta viidestä eri maasta. Suomesta hankkeessa on Turun yliopiston lisäksi mukana Helsingin yliopisto. Ulkomaiset yhteistyötahot ovat Kielin yliopisto, Paul Sabatierin yliopisto Toulousessa, Imperial College Lontoossa sekä Alcalan yliopisto Espanjassa. Hankkeen rahoitus on kokonaisuudessaan kaksi miljoonaa euroa.

Kuva: NASA/GSFC/SDO