De zon stuurt voortdurend een stroom geladen deeltjes – voornamelijk elektronen en protonen – de ruimte in. Die stroom, de zonnewind, vult het volledige zonnestelsel en beïnvloedt ook de ruimte rond de aarde. Met behulp van grootschalige computersimulaties tonen onderzoekers van KU Leuven hoe zich in de zonnewind een opvallende groep hoogenergetische elektronen kan vormen.
Tot nu toe was het moeilijk te verklaren hoe deze snelle elektronen ontstaan. De zonnewind is allesbehalve een overzichtelijk, rustig systeem. Terwijl hij zich van de zon verwijdert, zet hij uit. Het magnetische veld verzwakt. De temperatuur verandert. Maar niet in alle richtingen op dezelfde manier. Je krijgt turbulentie, te vergelijken met een rivier vol draaikolken en stroomversnellingen. Zo’n systeem in een model gieten is bijzonder complex. Bovendien maken ook de eigenschappen van plasma de uitdaging groter: geladen deeltjes en elektromagnetische velden beïnvloeden elkaar voortdurend.
Onderzoekers van het Centre for Mathematical Plasma Astrophysics (CmPA) van KU Leuven zijn er nu in geslaagd al die processen samen te brengen in één simulatie.
Eerdere modellen beschreven doorgaans slechts een deel van het probleem of vereenvoudigden de dynamica van ionen of elektronen – waarbij die laatste soms zelfs volledig buiten beschouwing bleven – om de berekeningen haalbaar te maken. Dat is begrijpelijk, want zulke simulaties vergen enorme rekenkracht. Tegelijk maakten die vereenvoudigingen het onmogelijk om de volledige dynamiek van de elektronen in beeld te brengen.
Daarom kozen de onderzoekers van KU Leuven voor een volledig kinetische aanpak. In hun model worden de bewegingen van individuele ionen en elektronen afzonderlijk gevolgd. Dat onderscheid is cruciaal, omdat elektronen veel lichter zijn dan ionen. Ze reageren sneller, bewegen zich op kleinere schaal en kunnen daardoor een heel ander gedrag vertonen.
Lees het hele bericht op de site van de KU Leuven.
