Вчені виявили найенергетичніше світло, яке коли-небудь бачили від Сонця

Щойно було виявлено найенергетичніше світло, яке коли-небудь бачили, що виходить від Сонця, створюючи нову головоломку для розгадування фізиків.

6-річна кампанія спостережень понад 30 установами в Північній Америці, Європі та Азії призвела до першого в історії виявлення сонячного гамма-випромінювання в діапазоні тераелектронвольт (ТеВ).

Але, всупереч тому, що можна було очікувати, це не корелювало з підвищеною сонячною активністю; чи, справді, будь-яка сонячна активність. Швидше, Сонце було досить спокійним під час виявлення, і наші поточні моделі Сонця не можуть це пояснити.

Сонце є найбільш інтенсивно дослідженою зіркою в космосі. У нас є спостереження, які охоплюють весь спектр , від низькочастотних радіохвиль до найенергетичнішого світла у Всесвіті, гамма-випромінювання. Незважаючи на все це, ми багато чого не знаємо про нашу рідну зірку. Деталі його процесів досі невідомі.

Ми знаємо, що магнітні поля важливі, оскільки вони відіграють вирішальну роль практично в усій сонячній активності, яку ми спостерігаємо, але механізми цього погано вивчені . Ми вивчаємо світло, випромінюване Сонцем, щоб спробувати отримати глибше розуміння.

Обсерваторія High Altitude Water Cherenkov ( HAWC ) у Мексиці є одним із інструментів, які ми використовуємо для вивчення гамма- та космічного випромінювання з космосу, яке стикається з атмосферою Землі.

Атмосфера блокує це випромінювання від того, щоб досягти нас, але це може утворювати високоенергетичні частинки, які можна виявити в темряві , і на основі цього виявлення розрахувати енергію та напрям їхнього гамма-випромінювання.

«HAWC є одним з небагатьох детекторів, здатних спостерігати Сонце в діапазоні ТеВ», — пише міжнародне співробітництво HAWC , яке проводило дослідження. «Його велике поле зору та висока частка живого часу дозволяють безперервно експонувати, коли Сонце проходить по небу».

У даних, зібраних за допомогою HAWC між 2014 і 2021 роками, дослідники виявили викиди в діапазоні від 0,5 до 2,6 ТеВ (один ТеВ дорівнює трильйону електронвольт), що надходять із напрямку Сонця. Їхня нова система аналізів визначила, що це випромінювання надходить від Сонця з імовірністю 6,3 сигма.

Це не найвище енергетичне світло, яке коли-небудь бачили в космосі. Цей рекорд належить спостереженням гамма-променів з енергією 450 ТеВ, які йшли з боку Крабоподібної туманності кілька років тому. Але для нашої зірки це новий хіт.

«Проаналізувавши дані за шість років, ми виявили надлишок гамма-променів», — каже Мехр Ун Ніса, фізик з астрочастинок з Університету штату Мічіган.

«Коли ми вперше це побачили, ми подумали: «Ми точно зіпсували це. Сонце не може бути таким яскравим за таких енергій».

Ми знаємо, що іноді Сонце бушує. Він вибухає сонячними спалахами та викидами корональної маси. Але Сонце не просто випромінює світло. Це теж вражає. Космічні промені з широкої галактики постійно проходять через космос. Тут, на Землі, ці космічні промені взаємодіють з атмосферою, створюючи світіння гамма-променів .

Вважається, що подібний процес відбувається на Сонці. Галактичні космічні промені стикаються з ядрами в сонячній атмосфері в діапазоні гігаелектронвольт (1 мільярд електронвольт).

Команда вважає, що випромінювання ТеВ, ймовірно, є результатом цієї взаємодії. Вони також переглянули дані про ГВ, зібрані HAWC і космічним гамма-телескопом NASA Fermi LAT , і виявили, що випромінювання в ГВ було яскравішим і інтенсивнішим, ніж очікувалося, під час спокійних періодів Сонця.

Ми не знаємо, як випромінювання стає таким яскравим. Це не відповідає теоретичним моделям. З огляду на те, наскільки погане Сонце з безладними магнітними полями, цілком ймовірно, що вони відіграють певну роль. Дійсно, у статті, опублікованій на початку цього року, було запропоновано, що сонячні магнітні поля діють як прискорювачі для електронів космічного випромінювання для створення синхротронного гамма-випромінювання.

Однак потрібно буде провести більше моделювання, щоб точно визначити, як це досягається.

«Моделі взаємодії космічних променів на Сонці… вже недооцінюють спостережуваний потік гамма-випромінювання від Сонця в діапазоні ГеВ», — пише HAWC Collaboration . «Наші спостереження підкреслюють необхідність перегляду основи, яка могла б пояснити аномальний надлишок гамма-променів від Сонця також у діапазоні ТеВ».