Сонце для нас — джерело світла й тепла, але за спокійним жовтим диском приховується справжня космічна стихія. Час від часу на його поверхні відбуваються гігантські вибухи — сонячні спалахи, здатні викидати в космос колосальну кількість енергії. Один із таких спалахів, зафіксований ще у 2017 році, довгий час залишав науковців у глухому куті через незрозуміле походження потужного гамма-випромінювання. Тепер цю загадку вдалося розгадати.
Несподіване джерело гамма-променів
Під час аналізу надпотужного сонячного спалаху класу X8.2 дослідники з Центру сонячно-земних досліджень Технологічного інституту Нью-Джерсі виявили в короні Сонця зовсім нову популяцію частинок. Вони мають надзвичайно високу енергію — у мільйони електронвольтів, що значно перевищує типові показники для звичайних сонячних спалахів.
Саме ці частинки, як з’ясувалося, і стали джерелом загадкових гамма-променів, які впродовж років не піддавалися чіткому поясненню.
Як ученим вдалося це з’ясувати
Ключ до відкриття полягав у поєднанні даних з різних інструментів. Космічний телескоп Fermi зафіксував гамма-випромінювання високих енергій, а наземна радіообсерваторія EOVSA надала детальні зображення Сонця в мікрохвильовому діапазоні. Наклавши ці спостереження одне на одне, вчені змогли виділити конкретну ділянку сонячної атмосфери, де і народжувалося випромінювання.
У цій зоні було виявлено велику кількість частинок, розігнаних майже до швидкості світла. На відміну від типових електронів, які беруть участь у спалахах, нова популяція майже не містила «повільних» частинок — натомість домінували наденергетичні.
Що таке гальмівне випромінювання
Механізм, який лежить в основі відкриття, добре відомий фізикам і має назву гальмівне випромінювання, або bremsstrahlung. Воно виникає, коли заряджені частинки, наприклад електрони, різко сповільнюються під час зіткнень з іншими частинками або під впливом електричних полів. У результаті цього «гальмування» вивільняється енергія у вигляді рентгенівських або гамма-променів.
На Сонці цей процес відбувається під час спалаху, коли прискорені електрони врізаються в густі шари сонячної атмосфери. Саме так і формується потужне гамма-випромінювання, зафіксоване у 2017 році.
Навіщо це відкриття важливе
Розуміння того, як Сонце здатне розганяти частинки до таких екстремальних енергій, допомагає вдосконалити моделі сонячної активності. Це має не лише теоретичне значення. Сонячні спалахи впливають на космічну погоду, яка, своєю чергою, може порушувати роботу супутників, навігаційних систем і навіть електромереж на Землі.
Попереду в науковців ще чимало роботи. Зокрема, потрібно точно визначити, ким є ці частинки — електронами чи, можливо, позитронами. У цьому допоможуть нові інструменти та майбутні спостереження, зокрема модернізовані радіообсерваторії.
Сонце як лабораторія Всесвіту
Гальмівне випромінювання виникає не лише на Сонці. Його спостерігають поблизу чорних дір, у далеких галактиках і навіть у земних прискорювачах частинок. Тож вивчення сонячних спалахів дозволяє на простішому й ближчому прикладі зрозуміти фундаментальні процеси, що керують енергією у Всесвіті.
Це відкриття ще раз нагадує: навіть добре знайоме нам Сонце здатне дивувати й приховує чимало таємниць, які лише чекають на своє пояснення.
