DigitalArtSpace

Исследователи выяснили, что причиной гамма-излучения во время интенсивных солнечных вспышек являются высокоэнергетические частицы. Это ранее не идентифицированная группа электронов, обладающих энергией до нескольких мегаэлектронвольт, которая находится в солнечной короне. Полученные данные способны внести значительные коррективы в физические модели солнечных вспышек и улучшить прогнозы космической погоды.

Анализ данных, полученных в ходе исследования события класса X8.2, произошедшего 10 сентября 2017 года и ставшего одной из самых мощных вспышек солнечного цикла, провели ученые из группы Центра солнечно-земных исследований Технологического института Нью-Джерси (NJIT-CSTR). В процессе вспышки в верхних слоях солнечной атмосферы была зарегистрирована небольшая область, в которой содержалось триллионы электронов, обладающих энергией от 2 до 6 МэВ. При этом энергия электронов, характерная для обычных солнечных вспышек, на два-три порядка меньше, хотя и они движутся со скоростями, близкими к скорости света.

Ранее оставалось не определенным, какие компоненты являются причиной гамма-излучения в мегаэлектронвольтном диапазоне, которое регистрируется во время мощных солнечных вспышек. Новое исследование продемонстрировало, что этот сигнал может быть результатом «тормозного излучения» – явления, когда высокоэнергетические электроны, взаимодействуя с веществом в солнечной атмосфере, генерируют гамма-кванты.

В основе проведенного исследования лежало объединение данных, полученных с гамма-телескопа Fermi (GBM) NASA и радиотелескопического комплекса Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), состоящего из 15 радиотелескопов, расположенных в Калифорнии. Гамма-телескоп Fermi зафиксировал изменения во времени гамма-излучения, в то время как EOVSA предоставил возможность создания подробных карт короны в микроволновом диапазоне, способных обнаруживать ускоренные электроны. Сравнение полученных данных позволило определить область в короне, где микроволновое и гамма-излучение имеют пространственное совпадение.

Анализ микроволнового спектра выявил, что в области, обозначенной как ROI 3, преобладает нетипичная популяция электронов. Энергетический спектр этой популяции характеризуется пиком в диапазоне нескольких МэВ. Это значительно отличается от обычного распределения электронов при солнечных вспышках, где число частиц быстро уменьшается с увеличением энергии. ROI 3 находится вблизи зоны, где активно высвобождается магнитная энергия и происходит ускорение частиц, что свидетельствует о существенной роли процессов переноса и перераспределения энергии в короне.

Авторы изучили различные гипотезы, объясняющие происхождение этих электронов, среди которых – распад радиоактивных ядер, нестандартный процесс ускорения и изменение характеристик электронов, возникающих во вспышках. Наиболее точным объяснением, согласующимся с полученными данными, является последний вариант: электроны с небольшой энергией быстро теряют её из-за столкновений и удаляются из общей массы, в то время как частицы с большей энергией сохраняются в течение более длительного времени. Например, электронам с энергией примерно 1 МэВ требуется около 30 секунд для потери энергии, в то время как электронам с энергиями в несколько МэВ – до двух минут, что и обуславливает появление «обрезанного» спектра, преобладающего в гамма-диапазоне.

Полученные данные впервые непосредственно подтверждают наличие популяции электронов с высокой энергией в солнечной короне и объясняют процесс образования гамма-излучения во время интенсивных вспышек. Это, в свою очередь, имеет значение для более точного прогнозирования солнечной активности и её влияния на космическую среду вокруг Земли.

В перспективе ближайшие годы потенциал этих исследований возрастёт, поскольку массив EOVSA будет модернизирован до конфигурации EOVSA-15 с включением дополнительных антенн. Это даст возможность измерять поляризацию микроволнового излучения и установить, состоят ли зафиксированные высокоэнергетические частицы только из электронов, или в их образовании участвуют также позитроны.

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.