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
Kalastuksen painottuminen alkukesään voi pienentää lohien keskikokoa8.5.2024 12:04:10 EEST | Tiedote
Lohien perimän tutkimuksessa paljastui, että kalastuksen painottuminen esimerkiksi alkukesään voi muuttaa lohikantojen lisääntymisikää ja keskikokoa. Tieto auttaa kalastuksen suunnittelussa ja lohikantojen monimuotoisuuden suojelussa.
Tiedemuseo Liekin uusi näyttely sopii kaikille ruokavalioille8.5.2024 07:47:13 EEST | Tiedote
Helsingin yliopiston Tiedemuseo Liekissä avautuu 17.5.2024 Ruokaa kaikille -näyttely. Se valottaa tiedettä ruokamme takana ja haastaa pohtimaan ruokaan liittyviä käsityksiä. Näyttelyn avautumisen myötä museon uusi näyttelykeskus on valmis.
Helsingin yliopiston väitöskirjapalkinnot syövän uusia hoitomenetelmiä, Unkarin poliittista järjestelmää ja jokapaikan datatietiedettä tutkineille7.5.2024 17:30:00 EEST | Tiedote
Manlio Fusciello, Annastiina Kallius ja Agustin Zuñiga Corrales saivat ansiokkaista väitöskirjoistaan kukin 5 000 euron palkinnon.
Kutsu: Koululaisten ohjelmointi- ja robotiikkaturnaus Innokas 2024 huipentuu etätapahtumaan 14.5.7.5.2024 13:18:19 EEST | Kutsu
Helsingin yliopiston koordinoima Innokas-verkosto järjestää kevään suurimman lasten ja nuorten ohjelmointi-, robotiikka- ja tekoälytapahtuman etänä 14.5.2024. Tapahtumaan on ilmoittautunut 2600 osallistujaa eri puolilta Suomea.
Kutsu: Tapahtumasarja EU-vaaleista ja EU:n tulevaisuudesta Tiedekulmassa7.5.2024 09:17:55 EEST | Tiedote
Tutkijat käsittelevät europarlamenttivaalien asetelmia ja EU:n tulevaisuuden suuntaa kolmessa keskustelussa toukokuussa.
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