Simulaatio löysi ratkaisuja avaruusfysiikan keskeiseen arvoitukseen

Maan lähiavaruudessa magneettikehän yöpuolella tapahtuu räjähtäviä plasmapurkauksia (plasmoideja), joihin liittyy myös revontulien äkillinen kirkastuminen. Helsingin yliopiston avaruusfysiikan ryhmä tutkii ja simuloi näitä Maan lähiavaruuden vaikeasti ennustettavia purkauksia Vlasiator -mallin avulla.
– Plasmoidiin liittyvät ilmiöt aiheuttavat voimakkaimpia mutta huonoiten ennustettavissa olevia magneettisia häiriöitä, jotka voivat vaikuttaa esimerkiksi sähköverkkojen toimintaan, sanoo Helsingin yliopiston avaruusfysiikan professori Minna Palmroth.
– Näitä purkauksia tapahtuu magneettikehän ”pyrstössä” päivittäin eri suuruisina.
Copernicus-mitalilla vastikään palkittu Palmroth on myös Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön johtaja, ja Vlasiator -mallinnusmenetelmän vastuullinen tutkija.
– Plasmoidiin johtava tapahtumaketju on yksi avaruusfysiikan pitkäaikaisimmista ratkaisemattomista kysymyksistä, johon on koetettu löytää ratkaisua jo 1960-luvulta, sanoo Palmroth.
Lähiavaruus on ainutlaatuinen paikka ymmärtää plasman purkauksia
Tapahtumien kulun selittämiseksi on ehdotettu kahta kilpailevaa ajatusmallia. Ensimmäinen ehdottaa, että magneettinen uudelleenkytkentä irrottaa plasmoidin magneettikehän pyrstöstä. Toisen selityksen mukaan kineettiset epästabiiliudet rikkovat pyrstöä ylläpitävän virtalevyn, mikä lopulta johtaa plasmoidin irtoamiseen. Alalla on kiistelty vuosikymmenet, kumpi ilmiö on pääosassa.
– Nyt näyttää siltä, että syy-seuraussuhteet ovatkin mutkikkaampia kuin on aiemmin ymmärretty, kertoo Palmroth.
Supertietokoneen laskentatehoa vaativa Vlasiator-simulaatio mallinsi maapallon lähiavaruuden ensimmäistä kertaa kuudessa ulottuvuudessa ja magneettikehän kokoa vastaavassa mittakaavassa. 6d-mallinnuksessa onnistuttiin kuvaamaan molempien ajatusmallien esittämät fysiikan ilmiöt.
– Kyseessä oli vaikea teknologinen haaste, jota kukaan muu ei ole pystynyt mallintamaan, sanoo Palmroth. Takana on yli 10 vuoden ohjelmistokehitys tuloksen saavuttamiseksi.
Tutkimuksessa pystyttiin siis osoittamaan, että sekä magneettinen uudelleenkytkentä että kineettinen epävakaus selittävät magneettikehän pyrstön toimintaa. Näennäisesti ristiriitaiset teoriat tapahtuvat itse asiassa molemmat ja samanaikaisesti. Epästabiilius ja uudelleenkytkentä myös kehittyy ja yhdistyy isommaksi purkaukseksi.
Tulos auttaa ymmärtämään, kuinka plasmapurkaukset voivat tapahtua. Tämä auttaa avaruusalusten ja -laitteiston suunnittelua, näiden tapahtumien havainnointia jatkotutkimusta varten ja parantaa avaruussään ennustettavuutta parantamalla lähiavaruuden ymmärtämistä.
Tutkimustulokset julkaistiin arvostetussa Nature Geoscience -tiedelehdessä.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Professori Minna Palmroth
minna.palmroth@helsinki.fi
0294151020
0503111950
Helsingin yliopiston mediapalvelu
Puh:02941 22622mediapalvelu@helsinki.fiKuvat

Tietoja julkaisijasta

PL 3
00014 Helsingin yliopisto
02941 22622 (mediapalvelu) 02941 911 (vaihde) (vaihde)https://www.helsinki.fi/fi/yliopisto
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen tiedeyhteisö, joka toimii neljällä kampuksella Helsingissä ja usealla muulla paikkakunnalla Suomessa. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa se on ollut toistuvasti maailman sadan parhaan yliopiston joukossa. Helsingin yliopisto on perustettu vuonna 1640.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto
KUTSU: Alan suurin kotimainen asiantuntijatapahtuma Sosiaalipolitiikan päivät pureutuu luottamuksen merkitykseen20.10.2025 08:30:00 EEST | Tiedote
Luottamus syntyy oikeudenmukaisista instituutioista, saavutettavista palveluista ja kansalaisten osallistumisesta. Aiheesta puhutaan Helsingin yliopiston päärakennuksella 23.–24. lokakuuta.
Suomen kivikoissa talvehtii suuri kirjo lepakoita16.10.2025 09:43:21 EEST | Tiedote
Tuoreen tutkimuksen mukaan lepakot tarvitsevat erilaisia kivikkoympäristöjä talvehtiakseen. Uusi tieto lajien välisistä eroista talvehtimisessa ja talvehtimispaikkojen merkityksestä horroskauden eri vaiheissa auttaa suojelemaan lepakoita.
Kutsu: Aleksanteri-konferenssin 22.–24.10.2025 teemana on ekstremismi16.10.2025 08:42:26 EEST | Kutsu
Tämän vuoden kansainvälinen Aleksanteri-konferenssi "Extremisms: Ambiguities, Ideologies, Agency" käsittelee ekstremismin haastetta demokratioissa ja muissa yhteiskuntajärjestelmissä itäisessä Euroopassa, Keski-Aasiassa ja Venäjällä sekä myös globaalimmin. Akkreditointi on avoinna 20.10. saakka.
Voiko tekijänoikeus suojata tekoälyn tuottamaa musiikkia?14.10.2025 09:22:07 EEST | Tiedote
Mikä rooli jää ihmiselle, kun koneet pystyvät luomaan musiikkia, kuvaa ja tekstiä, jotka muistuttavat ihmisen tuotoksia? Uusi väitöskirja tutkii rajanvetoa inhimillisen luovuuden ja koneen tuottaman sisällön välillä.
Yksinasuvat kuolevat muita nuorempina14.10.2025 08:30:00 EEST | Tiedote
Yksinasuvien kuolleisuus on erityisesti työikäisillä moninkertaista suhteessa puolison kanssa asuviin, ja ero on entisestään kasvanut viimeisten 30 vuoden aikana.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme