Учёные выяснили, что питает самые мощные солнечные вспышки
Новое исследование американских астрономов проливает свет на происхождение самых мощных солнечных вспышек — явлений, способных выбрасывать колоссальные потоки энергии и оказывать влияние на космическую погоду, работу спутников и даже наземную инфраструктуру. Результаты работы, проведённой специалистами Центра солнечно-земных исследований при Технологическом институте Нью-Джерси (New Jersey Institute of Technology), раскрывают природу экстремального излучения, сопровождающего наиболее интенсивные события на Солнце.
Солнечные вспышки возникают в результате резкого высвобождения накопленной магнитной энергии в солнечной короне через процесс магнитной реконнекции. Однако до недавнего времени оставалось неясным, как и где именно формируются высокоэнергичные частицы, испускающие гамма-излучение, наблюдаемое во время особенно мощных вспышек. Новое исследование дало ответ на этот вопрос: в атмосфере Солнца возникает особая популяция частиц, ускоряемых до энергий в миллионы электронвольт. Эти частицы при столкновениях с солнечной плазмой производят гамма-излучение через процесс тормозного излучения (bremsstrahlung).
По словам профессора Грегори Флейшмана, ведущего автора исследования, только благодаря совместному анализу радионаблюдений и данных в гамма-диапазоне удалось точно определить источник ускоренных частиц и понять механизм их возникновения:
«Мы давно регистрировали гамма-сигналы от Солнца, но лишь теперь, объединив данные разных телескопов, смогли локализовать очаги и реконструировать картину происходящего в солнечной атмосфере».
Ключевой областью наблюдений стала зона в короне, обозначенная как ROI-3. Она была идентифицирована в ходе изучения крупной вспышки класса X8.2, произошедшей 10 сентября 2017 года. Именно в этом регионе учёные зафиксировали скопление высокоэнергичных частиц, что стало ключом к разгадке природы гамма-излучения.
Для анализа исследователи использовали два инструмента:
- космический телескоп Fermi Gamma-ray Space Telescope, зафиксировавший гамма-излучение во время вспышки;
- радиотелескопическую сеть Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), позволившую отследить динамику и распределение частиц в солнечной короне.
Сопоставление данных позволило исследователям с высокой точностью определить местоположение ускоренных частиц и связать их с конкретным этапом высвобождения энергии при вспышке. Это открытие имеет важные последствия для солнечной физики и прогноза космической погоды.
Прежде всего, оно углубляет понимание механизмов ускорения частиц во время солнечных вспышек и повышает точность моделей, используемых для прогноза их последствий. Это особенно важно для защиты спутников, систем связи, а также безопасности астронавтов на орбите. Кроме того, обнаружение новой популяции частиц может быть использовано для разработки более точных прогнозов магнитных бурь и других проявлений солнечной активности, оказывающих влияние на Землю.
Учёные также отмечают потенциал новых инструментов, таких как EOVSA-15 — расширенной версии существующего массива радиотелескопов, — которые позволят ещё более глубоко исследовать процессы, происходящие в солнечной короне.
Понимание того, как Солнце ускоряет частицы до экстремальных энергий, открывает новые горизонты в гелиофизике — науке, изучающей поведение нашей звезды и её воздействие на Солнечную систему.
