La investigación colaborativa detecta nanojets con algoritmos de aprendizaje automático

Un misterio que ha desconcertado a astrónomos y físicos durante décadas está un paso más cerca de resolverse gracias a una colaboración entre la Universidad de Northumbria y la organización líder en tecnología aeroespacial de EE. UU., Lockheed Martin.

La corona solar es la parte más externa de la atmósfera del sol y, sin embargo, alcanza temperaturas millones de grados más altas que la superficie del sol. Está formado y alimentado por el campo magnético del sol, pero el proceso exacto a través del cual el campo magnético transfiere su energía al gas coronal ha permanecido esquivo durante los últimos 80 años.

Una teoría, conocida como la teoría de las nanollamaradas de Parker, que se originó en 1988, sugiere que el calor generado cuando las líneas del campo magnético dentro de la corona se rompen y se vuelven a conectar da como resultado un estallido repentino de energía o «nanollamaradas».

En 2021, un equipo de investigadores, dirigido por el Dr. Patrick Antolin de Northumbria encontrado evidencia directa que esta reconexión produce una separación lateral muy rápida de las líneas de campo magnético que se reconectan junto con una nanoflare, creando «nanojets». Este fenómeno constituye ahora el signo revelador de la teoría de las nanollamaradas y podría explicar la alta temperatura de la corona solar si es frecuente en la corona.

Sin embargo, los nanojets son difíciles de detectar y predecir. Todas las imágenes y filmaciones que capturan el proceso en acción han sido puramente casuales, y se sabe poco sobre la frecuencia con la que se producen los nanojets y cómo afectan el calentamiento coronal. Los tamaños pequeños y los cortos plazos de tiempo de los nanojets también dificultan que los instrumentos los detecten con las resoluciones disponibles actualmente.

En un intento por recopilar más evidencia, Northumbria Ph.D. El estudiante Ramada Sukarmadji, bajo la supervisión del Dr. Patrick Antolin, está trabajando con científicos del Laboratorio Solar y de Astrofísica de Lockheed Martin (LMSAL), que forma parte del Centro de Tecnología Avanzada de Lockheed Martin, para desarrollar algoritmos de aprendizaje automático que detectarán y registrarán automáticamente nanojets. cuando ocurren.

Ramada es miembro del grupo de investigación líder mundial en Física Solar y Espacial de la Universidad de Northumbria, que colabora ampliamente con Investigación e Innovación del Reino Unido, la Agencia Espacial del Reino Unido, la Agencia Espacial Europea, la Oficina Meteorológica del Reino Unido y más de 40 socios industriales, incluido Lockheed. Martín.

El Dr. Patrick Antolin es un destacado experto en reconexión magnética y nanojets. Su artículo «Reconexión de nanojets en la corona solar», publicado en Naturaleza Astronomía en 2020, informó sobre el primer descubrimiento de nanojets en acción que resultaron en calentamiento coronal.

El equipo de la Universidad de Northumbria y Lockheed Martin analizará imágenes existentes de nanojets capturados por el espectrógrafo de imágenes de la región de la interfaz (IRIS) de la NASA y el conjunto de imágenes atmosféricas del Observatorio de Dinámica Solar (SDO), ambos diseñados y construidos por el Laboratorio Solar y de Astrofísica de Lockheed Martin (LMSAL). y opera. El equipo de IRIS ha dedicado muchas semanas de observaciones a la detección de nanojets. Usando estos datos, el equipo identificará los perfiles espectrales y de intensidad exclusivos del nanojet cuando ocurra y utilizará el aprendizaje automático para crear algoritmos para un análisis posterior.

Hablando sobre el proyecto de investigación, Ramada dijo: «Gracias al trabajo de mi supervisor, el Dr. Antolin y otros, sabemos que existen nanojets y que el calentamiento basado en la reconexión puede jugar un papel importante en la explicación de por qué la corona solar alcanza temperaturas tan altas. Sin embargo , por el momento solo podemos identificar las ocurrencias de nanojets a simple vista; lo que necesitamos es una forma de detectarlos automáticamente, especialmente dada la gran cantidad de datos que se han obtenido para nuestro proyecto.

«Son muy pequeños y la evidencia limitada que tenemos sugiere que probablemente hay más de lo que pensamos, pero para comprenderlos mejor necesitamos poder detectarlos a medida que ocurren.

«Al analizar datos de ocurrencias anteriores de nanojets, esencialmente podemos ‘enseñar’ a una computadora a identificar nanojets a través del aprendizaje automático. Esto nos permitirá capturar eventos futuros y realmente desarrollar nuestra comprensión de este fenómeno y cómo contribuye al calentamiento de la Corona. .»

Hablando sobre la investigación de Ramada, el Dr. Antolin dijo: «Trabajar con Ramada en nanojets ha sido pura alegría. Su deseo de aprender, su impresionante conjunto de habilidades y su gran elocuencia la convierten en una excelente investigadora. Ha realizado un trabajo increíble a lo largo de estos años que no solo ha ayudado establecer los nanojets como una piedra angular importante en la física solar, pero también elevó su importancia al hacer más descubrimientos impactantes».