NASA AI voorspelt zonne-actieve gebieden 12 uur van tevoren

Het COFFIES Science Center van NASA heeft een machinelearningmodel ontwikkeld dat het ontstaan van actieve gebieden op de zon tot 12 uur van tevoren kan voorspellen. Het model, beschreven in het Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation, maakt gebruik van een zogenaamde sliding-window-transformerarchitectuur om subtiele veranderingen in akoestische golven en magnetische velden onder het zonneoppervlak te detecteren.

Het COFFIES-team bestaat uit onderzoekers van het New Jersey Institute of Technology, Princeton University en NASA's Ames Research Center. Ze analyseerden gegevens van NASA's Solar Dynamics Observatory en gebruikten supercomputermiddelen bij Ames. Alexander Kosovichev, co-onderzoeker van COFFIES bij NJIT, zei dat de techniek voorlopers identificeert in kleine veranderingen van de akoestische kracht van de zon, en vergeleek dit met 'een lichte verandering in ritme binnen een zeer lawaaierig orkest'.

Actieve gebieden zijn concentraties van magnetische velden die door het zonneoppervlak breken als zonnevlekken. Ze zijn de belangrijkste motoren achter zonnevlammen en coronale massa-ejecties, die astronauten kunnen bedreigen, satellieten kunnen uitschakelen en radiocommunicatie op aarde kunnen verstoren. De huidige operationele voorspellingen van NOAA's Space Weather Prediction Center en de Amerikaanse luchtmacht volgen actieve gebieden die al op de zon zichtbaar zijn om de kans op fakkels in te schatten.

Het nieuwe AI-model beweegt een venster van vaste grootte over een lange tijdlijn van zonneactiviteit, met focus op recente gegevens terwijl het algemene patronen onthoudt. Hierdoor kunnen voorspellers de geschatte locaties van opkomende zonnevlekken voorspellen in plaats van te vertrouwen op het tellen van reeds zichtbare zonnevlekken. Het model is nog niet klaar voor operationele realtime voorspellingen, maar het team is van plan het te valideren met veel meer bekende zonnegebeurtenissen.

COFFIES, wat staat voor Consequence Of Fields and Flows in the Interior and Exterior of the Sun, is een van de drie NASA DRIVE Science Centers. Het richt zich op onderling verbonden processen achter de activiteit van de zon en de 11-jarige cyclus. Michelangelo Romano, adjunct-directeur van NASA's Moon to Mars Space Weather Analysis Office, zei dat het model nieuwe mogelijkheden zou kunnen bieden om potentiële fakkelgebieden vooraf te voorspellen, wat extra ondersteuning biedt aan NASA-missies.

NASA's monitoring van ruimteweer is cruciaal voor de Artemis-missies naar de maan en toekomstige bemande missies naar Mars. Teams bij NASA en NOAA werken samen om onderzoek om te zetten in operationele instrumenten, waaronder de Space Radiation Analysis Group, het Moon to Mars Space Weather Analysis Office en het Community Coordinated Modeling Center. Het voorspellen van het ontstaan van zonnevlekken, vooral aan de achterkant van de zon, zou de huidige modellen van deze teams kunnen aanvullen.