Ученые обнаружили свет с самой высокой энергией, когда-либо наблюдаемый от Солнца

Только что был обнаружен самый мощный свет, когда-либо наблюдаемый, исходящий от Солнца, что создало новую загадку для решения солнечных физиков.

6-летняя кампания наблюдений, проведенная более чем 30 учреждениями по всей Северной Америке, В Европе и Азии впервые было обнаружено солнечное гамма-излучение в диапазоне тераэлектронвольт (ТэВ).

Но, вопреки тому, что можно было ожидать, оно не коррелировало с повышенной солнечной активностью; или, действительно, любой солнечной активности. Скорее, во время обнаружения Солнце было довольно спокойным, и наши современные модели Солнца не могут этого объяснить.

Солнце — наиболее интенсивно изучаемая звезда в космосе. У нас есть наблюдения, охватывающие весь спектр, от низкочастотных радиоволн до самого энергичного света во Вселенной, гамма-излучения. Однако при всем при этом мы многого не знаем о нашей родной звезде. Детали о его процессах до сих пор ускользают от нас.

Мы знаем, что магнитные поля важны, играя решающую роль практически во всей наблюдаемой нами солнечной активности, но механизмы этого плохо изучены. Мы изучаем свет, излучаемый Солнцем, чтобы попытаться получить более глубокое понимание.

Высокогорная обсерватория Черенкова (HAWC) в Мексике — один из инструментов, которые мы используем для изучения гамма- и космического излучения из космоса. который сталкивается с земной атмосферой.

Атмосфера блокирует доступ этого излучения к нам, но это может привести к образованию высокоэнергетических частиц, которые можно обнаружить в темноте, а исходная энергия и направление гамма-излучения рассчитываются на основе этого обнаружение.

«HAWC — один из немногих детекторов, способных наблюдать за Солнцем в ТэВ-диапазоне», — пишет международная коллаборация HAWC, проводившая исследование. «Его большое поле зрения и высокая доля времени жизни позволяют непрерывно подвергаться воздействию, когда Солнце проходит по небу».

В данных, собранных с помощью HAWC в период с 2014 по 2021 год, исследователи обнаружили выбросы в диапазоне от 0,5 до 2,6 ТэВ ( один ТэВ – это триллион электронвольт), исходящий со стороны Солнца. Их новый конвейер анализа определил, что это излучение исходило от Солнца с вероятностью 6,3 сигма.

Это не самый высокий энергетический свет, когда-либо наблюдаемый в космосе. Этот рекорд относится к наблюдению гамма-лучей с энергией 450 ТэВ, исходящих из Крабовидной туманности несколько лет назад. Но это новый хит для нашей собственной звезды.

«Изучив данные за шесть лет, мы обнаружили этот избыток гамма-лучей», – говорит Мехр Ун Ниса, астрофизик из Мичиганского государственного университета. .

«Когда мы впервые увидели это, мы подумали: «Мы определенно все испортили. Солнце не может быть таким ярким при таких энергиях».

Мы знаем, что иногда Солнце становится шумным. Он набрасывается солнечными вспышками и корональными выбросами массы. Но Солнце не просто излучает свет. Это тоже попадает под удар. Космические лучи из более широкой галактики постоянно текут сквозь пространство. Здесь, на Земле, эти космические лучи взаимодействуют с атмосферой, создавая гамма-излучение.

Считается, что аналогичный процесс происходит на Солнце. Галактические космические лучи сталкиваются с ядрами в солнечной атмосфере в диапазоне гигаэлектронвольт (1 миллиард электронвольт).

Команда считает, что эмиссия ТэВ, вероятно, является результатом этого взаимодействия. Они также изучили данные о ГэВ, собранные HAWC и космическим гамма-телескопом НАСА Fermi LAT, и обнаружили, что излучение ГэВ было ярче и обильнее, чем ожидалось, в периоды спокойствия Солнца.

Что мы обнаружили? не знаю, как излучение становится таким ярким. Это не соответствует теоретическим моделям. Учитывая, насколько паршиво Солнце с беспорядочными магнитными полями, вполне вероятно, что они играют свою роль. Действительно, в статье, опубликованной ранее в этом году, предполагалось, что солнечные магнитные поля действуют как ускорители электронов космических лучей для производства синхротронного гамма-излучения.

Потребуется дополнительное моделирование, чтобы точно определить, как это достигается, хотя .

«Модели взаимодействия космических лучей на Солнце… уже недооценивают наблюдаемый поток гамма-излучения от Солнца в диапазоне ГэВ», — пишет коллаборация HAWC. «Наши наблюдения подчеркивают необходимость пересмотра концепции, которая может объяснить аномальный избыток гамма-излучения от Солнца также в диапазоне ТэВ».

Исследование опубликовано в Physical Review Letters.