Αν οι ηλιακοί επιστήμονες δεν είναι ήδη ενθουσιασμένοι για να παρατηρήσουν τον Ήλιο όταν φτάσει στο ηλιακό του μέγιστο το 2024, ένα μυστήριο που ανακαλύφθηκε πρόσφατα με τις ακτίνες γάμμα θα αυξήσει αυτή την επιθυμία.
Εξετάζοντας δεδομένα 14 ετών από το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi της NASA, μια ομάδα ερευνητών ανακάλυψε ότι κατά το τελευταίο ηλιακό μέγιστο το 2013 και το 2014, οι πολικές περιοχές του ήλιου εξέπεμπαν ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας έως και 10 φορές υψηλότερες από το αναμενόμενο.
Ο Ήλιος είναι γνωστό ότι λάμπει σε όλα τα μήκη κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, συμπεριλαμβανομένης της ακτινοβολίας γάμμα, αλλά αυτή αναμενόταν να κατανεμηθεί ομοιόμορφα στην επιφάνεια του Ήλιου. Η ομάδα, η οποία βρήκε υψηλή δραστηριότητα στις πολικές περιοχές, δεν μπορεί επί του παρόντος να εξηγήσει αυτήν την ανισορροπία.
«Η μελέτη των εκπομπών ακτίνων γάμμα του Ήλιου αντιπροσωπεύει ένα νέο παράθυρο για τη μελέτη και την κατανόηση των φυσικών διεργασιών που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα του αστεριού μας», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας και ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Διαστημικών Επιστημών Μπρούνο Αρσιόλι σε δήλωση.
«Ποιες διαδικασίες προκαλούν αυτά τα πλεονάσματα στους Πολωνούς; Μπορεί να υπάρχουν πρόσθετοι μηχανισμοί για την παραγωγή ακτίνων γάμμα πέρα από την αλληλεπίδραση των κοσμικών ακτίνων με την ηλιακή επιφάνεια».
Σχετίζεται με: Το ηλιακό μέγιστο θα έρθει πιο γρήγορα και θα διαρκέσει περισσότερο από ό,τι αναμενόταν προηγουμένως, λένε οι επιστήμονες
Κάθε ηλιακός κύκλος περιγράφει περιοδικές αλλαγές στη μαγνητική δραστηριότητα του Ήλιου, που διαρκούν περίπου 11,5 χρόνια και χαρακτηρίζονται από μια περίοδο έντονης δραστηριότητας που ονομάζεται ηλιακό μέγιστο, κατά την οποία περισσότερες ηλιακές κηλίδες απλώνονται στην επιφάνεια του Ήλιου, συμβαίνουν περισσότερες ηλιακές εκλάμψεις και περισσότερες γιγάντιες εκροές πλάσματος. -συμβαίνουν οι λεγόμενες στεφανιαίες εκβολές μάζας (CME).
Το επερχόμενο ηλιακό μέγιστο του τρέχοντος ηλιακού κύκλου, το οποίο ξεκίνησε τον Δεκέμβριο του 2019, ηλιακός κύκλος 25, μπορεί να εξηγήσει γιατί ο Ήλιος έλαμψε πιο φωτεινός σε ακτίνες γάμμα στους πόλους του κατά τη διάρκεια της μέγιστης δραστηριότητας του τελευταίου κύκλου.
Η κατανόηση της συμπεριφοράς του Ήλιου σε αυτά τα μέγιστα θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να προβλέψουν καλύτερα τον διαστημικό καιρό που προκαλείται από ηλιακές εκλάμψεις και εκροές, οι οποίες μπορούν να διαταράξουν την ενεργειακή και επικοινωνιακή υποδομή εδώ στη Γη και ενδεχομένως να βλάψουν τους δορυφόρους και να απειλήσουν τους αστροναύτες.
Παρατηρώντας έναν πλήρη ηλιακό κύκλο με το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi της NASA
Τα δεδομένα που χρησιμοποίησαν ο Arsioli και οι συνεργάτες του συλλέχθηκαν από τα όργανα συλλογής ακτίνων γάμμα Fermi μεταξύ Αυγούστου 2008 και Ιανουαρίου 2019 και εκτείνονται σε έναν πλήρη ηλιακό κύκλο από το ηλιακό ελάχιστο του ενός κύκλου έως το ηλιακό μέγιστο του επόμενου.
Για την κατανόηση των δεδομένων, η ομάδα ανέπτυξε ένα εργαλείο που μπορεί να διαχωρίσει την ακτινοβολία γάμμα του ήλιου από αυτήν την ακτινοβολία υψηλής ενέργειας από άλλες πηγές στον ουρανό φόντου. Αυτό οδήγησε στην ενσωμάτωση γεγονότων ηλιακών ακτίνων γάμμα σε ένα χρονικό παράθυρο 400 έως 700 ημερών που μπορεί να μετατοπιστεί κατά τη διάρκεια της περιόδου παρατήρησης 14 ετών για να επικεντρωθεί στη δραστηριότητα των ακτίνων γάμμα σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές.
Αν και ο ήλιος λάμπει σε όλα τα μήκη κύματος του φωτός, το 99% του φωτός του έχει τη μορφή υπεριώδους, ορατής και υπέρυθρης ακτινοβολίας. Η πολύ υψηλότερη ενεργειακή ακτινοβολία γάμμα που εκπέμπεται από το αστέρι μας προέρχεται από τις ηλιακές εκλάμψεις, το ηλιακό στέμμα και, σε μικρότερο βαθμό, τη φωτόσφαιρα, η οποία θεωρείται κατά προσέγγιση η επιφάνεια του ήλιου.
«Ο ήλιος καταιγίζεται από σωματίδια με ταχύτητα σχεδόν φωτός από όλες τις κατευθύνσεις έξω από τον γαλαξία μας», δήλωσε στη δήλωση ο επικεφαλής της ομάδας και ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Διαστημικών Επιστημών Μπρούνο Αρσιόλι. «Αυτές οι λεγόμενες κοσμικές ακτίνες είναι ηλεκτρικά φορτισμένες και εκτρέπονται από τα μαγνητικά πεδία του ήλιου. Αυτά που αλληλεπιδρούν με την ατμόσφαιρα του ήλιου παράγουν μια βροχή ακτίνων γάμμα».
Οι επιστήμονες είχαν θεωρήσει ότι αυτές οι ντους ακτίνων γάμμα ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένες στον ήλιο. Αντίθετα, τα αποτελέσματα των Arsioli και των συνεργατών του υποδηλώνουν ότι κάτι συμβαίνει στο μαγνητικό πεδίο του Ήλιου σε μεγαλύτερα υψόμετρα που αυξάνει την έξοδο ακτίνων γάμμα στους πόλους.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης μια άλλη ασυμμετρία ακτίνων γάμμα, αυτή τη φορά μεταξύ των δύο πόλων και στην ενέργεια των φωτονίων των ακτίνων γάμμα που παράγονται.
«Στον Νότιο Πόλο υπάρχει περίσσεια εκπομπών υψηλότερης ενέργειας, φωτονίων από 20 έως 150 γιγαηλεκτρονβολτ (GeV), ενώ τα περισσότερα φωτόνια χαμηλότερης ενέργειας προέρχονται από τον Βόρειο Πόλο», πρόσθεσε ο Αρσιόλι.
Οι εκπομπές ακτινοβολίας γάμμα πόλου ήταν ιδιαίτερα συγκεντρωμένες τον Ιούνιο του 2014, όταν οι μαγνητικοί πόλοι του Ήλιου αντιστράφηκαν, ένα φαινόμενο που συμβαίνει περίπου κάθε 11,5 χρόνια στο ύψος του ηλιακού μέγιστου.
«Βρήκαμε αποτελέσματα που αμφισβητούν την τρέχουσα κατανόησή μας για τον ήλιο και το περιβάλλον του», δήλωσε το μέλος της ομάδας και επιστήμονας του Πανεπιστημίου της Τεργέστης Έλενα Ορλάντο. «Δείξαμε μια ισχυρή συσχέτιση ασυμμετρίας στην εκπομπή ηλιακών ακτίνων γάμμα που σχετίζεται με την αντιστροφή του ηλιακού μαγνητικού πεδίου, αποκαλύπτοντας μια πιθανή σύνδεση μεταξύ της ηλιακής αστρονομίας, της φυσικής των σωματιδίων και της φυσικής του πλάσματος».
Παρόμοιες αναρτήσεις:
– Μια νέα μελέτη δείχνει ότι οι έντονες καιρικές συνθήκες στο διάστημα διακόπτουν τη μετανάστευση των πτηνών
– Οι ηλιακές καταιγίδες μπορούν εύκολα να καταστρέψουν δορυφόρους – εξηγεί η επιστήμη ένας ειδικός του διαστημικού καιρού
– Οι διαστημικές προγνώσεις καιρού ενισχύονται από το νέο ανιχνευτή στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό
Η κατανόηση της σύνδεσης μεταξύ του σημείου όπου ο Ήλιος εκπέμπει ακτίνες γάμμα και της δραστηριότητας του άστρου μας σε περιόδους συχνότερων ηλιακών εκλάμψεων και CME θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερες προβλέψεις καιρού στο διάστημα.
«Το 2024 και το επόμενο έτος θα βιώσουμε ένα νέο ηλιακό μέγιστο και η περαιτέρω αντιστροφή των μαγνητικών πόλων του Ήλιου έχει ήδη ξεκινήσει», πρόσθεσε ο Αρσιόλι. «Αναμένουμε ότι μέχρι το τέλος του 2025 θα είμαστε σε θέση να επανεκτιμήσουμε εάν η αντιστροφή των μαγνητικών πεδίων έχει ως αποτέλεσμα υπέρβαση των εκπομπών ακτινοβολίας γάμμα από τους πόλους».
Ο Ορλάντο επισημαίνει επίσης ότι τα ευρήματα της ομάδας αποτελούν ισχυρό επιχείρημα για να δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στις ακτίνες γάμμα του ήλιου.
«Βρήκαμε το κλειδί για να λύσουμε αυτό το παζλ, το οποίο προτείνει τη μελλοντική κατεύθυνση που πρέπει να ακολουθηθεί. Είναι σημαντικό το τηλεσκόπιο Fermi να μπορεί να λειτουργεί και να παρατηρεί τον Ήλιο τα επόμενα χρόνια», είπε.
«Εάν διαπιστωθεί ότι οι εκπομπές υψηλής ενέργειας περιέχουν πράγματι πληροφορίες σχετικά με την ηλιακή δραστηριότητα, η επόμενη αποστολή θα πρέπει να προγραμματιστεί για την παροχή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο για τις εκπομπές ακτίνων γάμμα του Ήλιου», κατέληξε ο Arsioli.
Τα αποτελέσματα της έρευνας της ομάδας δημοσιεύονται στο Astrophysical Journal.