Polaritetsupplösta magnetogram för Solens bortre sida baserade på helioseismiska mätningar

Varför det spelar roll att observera Solens dolda sida

Rymdväderstormar från Solen kan störa satelliter, elnät och radiokommunikation på Jorden. Dessa stormar drivs av aktiva regioner—områden med intensiv magnetism—på Solens yta. Vi ser den halvan av Solen som vetter mot Jorden mycket tydligt, men för den andra halvan är vi i praktiken blinda. Denna studie presenterar ett nytt sätt att härleda inte bara förekomsten utan även den magnetiska strukturen och polariteten (nord–syd-orienteringen) hos aktiva regioner på Solens bortre sida, genom att utnyttja subtila vibrationer i solytan i kombination med rymdfarkostmätningar. Det för oss närmare ett komplett 360-graders magnetiskt kartläggning av Solen i nära realtid.

Lyssna på Solens inre

Solen klingar ständigt med ljudvågor som studsar runt i dess inre. När dessa akustiska vågor färdas genom magnetiskt aktiva regioner fördröjs deras restider något. Nätverk av teleskop på Jorden, såsom Global Oscillation Network Group (GONG), registrerar dessa ytrörelser och använder ”helioseismisk holografi” för att rekonstruera hur vågorna blivit påverkade på bortre sidan. I mer än två decennier har dessa tekniker avslöjat var starka aktiva regioner på bortre sidan finns, men de kunde inte på ett tillförlitligt sätt ange vilka delar av dessa regioner som hade positiv eller negativ magnetisk polaritet. Denna saknade information är avgörande för att modellera hur Solens magnetfält sträcker sig ut i rymden och för att förutsäga banorna för solutbrott.

Att omvandla seismiska krusningar till magnetkartor

För att överbrygga denna klyfta kombinerar författarna helioseismiska data från GONG med direkta magnetmätningar från Solar Orbiters instrument SO/PHI, som ibland observerar stora delar av Solens bortre sida. De sammanställer ett treårigt dataset (2022–2024) där bortre-sidans seismiska kartor och bortre-sidans magnetogram överlappar i både rum och tid. Ett maskininlärningssystem kallat FASTARR identifierar först konturerna av bortre-sidans aktiva regioner i de seismiska kartorna. Inom dessa konturer jämför teamet styrkan hos de seismiska phaseskiften—de små tidsförändringarna i vågorna—med det uppmätta magnetfältets styrka. Genom att analysera hundratusentals pixlar över 190 aktiva regioner visar de att den seismiska signalen följer ett stabilt, icke-linjärt samband med det underliggande magnetfältet: phaseskiftet växer snabbt med ökande fält i svaga områden, för att sedan gradvis mätta ut för starkare fält. Denna kalibrerade kurva gör det möjligt att omvandla vilken seismisk karta för bortre sidan som helst till en ungefärlig karta över magnetfältets styrka.

Att hitta magnetens plus och minus

Att veta hur stark magnetismen är är bara halva striden; modeller för rymdväder behöver också veta hur magnetfältet är orienterat. Teamet utnyttjar ett enkelt men kraftfullt mönster: de flesta aktiva regioner har två huvudsakliga magnetiska lober av motsatt tecken som ligger sida vid sida. När de ser hur den härledda magnetstyrkan varierar längs regionens längd ser de ofta en tydlig dubbelpucklig profil—en puckel för varje lobe. Genom att rotera varje region till bästa läge och passa in två släta kullar på denna profil kan de härleda var gränsen mellan polariteterna ligger och vilken sida som är ”ledande” respektive ”efterföljande” i solrotationens riktning. De kombinerar sedan denna geometriska information med Hales polaritetsregel—en väl prövad regel som anger vilken polaritet som bör leda i varje hemisfär under en given solcykel—för att tilldela positiva och negativa tecken kontinuerligt över hela regionen. Resultatet är en slät, polaritetsupplöst magnetkarta för bortre sidan som kan jämföras direkt med SO/PHI-magnetogram.

Metoden testas under en stor storm

Författarna testar sitt tillvägagångssätt på ett dramatiskt skede i maj 2024, när en klunga stora aktiva regioner gav upphov till intensiva solfläckar och Jord-riktade utbrott som ledde till en av de kraftigaste geomagnetiska stormarna under Solcykel 25. När nyckelregioner roterade ut ur Jordens synfält och över på bortre sidan fortsatte deras helioseismiska teknik att följa storlek, styrka och polaritetsstruktur i de magnetiska komplexen. Där Solar Orbiter levererade direkta magnetogram från bortre sidan överensstämde de rekonstruerade kartorna väl med observerade former och polaritetsmönster, och fångade hur regionerna fragmenterades och försvagades över tid. Kvantitativa jämförelser visar att metoden återger den relativa styrkan och tecknet hos magnetfältet med god noggrannhet, särskilt i de starkare delarna av regionerna som är viktigast för rymdväder.

Steget mot full-Solens rymdvädersprognoser

I grunden visar detta arbete att noggrann analys av Solens vibrationer, vägledd av fysikaliska principer och verifierad av rymdfarkoster, kan återvinna både styrka och riktning hos magnetismen på den hemisfär vi inte kan se direkt. Genom att omvandla bortre-sidans helioseismiska kartor till polaritetsupplösta magnetogram med sex timmars intervall kan denna metod fylla en långvarig blind fläck i solövervakningen. När den kombineras med traditionella magnetogram från framsidan möjliggör den mer realistiska helsolsdata för modeller av koronan och solvinden, vilket förbättrar vår förmåga att förutse när och hur solstormar kommer att påverka Jorden och resten av solsystemet.

Citering: Hamada, A., Jain, K., Strecker, H. et al. Polarity-resolved far-side magnetograms based on helioseismic measurements. Sci Rep 16, 13110 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42917-x

Nyckelord: rymdväder, solmagnetism, helioseismologi, solaktiva regioner, Solar Orbiter