Обнаружено взрывное происхождение исходящих от Солнца сверхскоростных электронов

Фото из открытых источников

Совместный космический аппарат Европейского космического агентства (ЕКА) и NASA Solar Orbiter отследил электроны, движущиеся почти со скоростью света обратно к Солнцу, и обнаружил, что они возникли в результате различных типов солнечных вспышек. Новое исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Solar Orbiter обнаружил в космосе так называемые солнечные энергетические электроны (СЭЭ), которые были ускорены до высоких энергий. Исследователи смогли точно определить их источник, пытаясь лучше понять физику Солнца.

В результате были выявлены два различных типа корональных выбросов (ИСЭ) разного происхождения. Одна группа связана с солнечными вспышками, происходящими в небольших областях Солнца, в то время как другая группа связана с более крупными и мощными выбросами плазмы, называемыми корональными выбросами массы (КВМ).

«Мы наблюдаем четкое разделение между „импульсными“ событиями частиц, когда эти энергичные электроны вылетают с поверхности Солнца толчками во время солнечных вспышек, и „постепенными“, связанными с более продолжительными корональными выбросами массы, которые высвобождают более обширный поток частиц в течение более длительных периодов времени», — заявил руководитель группы исследователей Александр Вармут из Потсдамского астрофизического института имени Лейбница (AIP).

Исследователи Солнца уже знали о существовании двух семейств SEE, но наблюдения Solar Orbiter наконец позволили им различить происхождение этих двух популяций частиц.

«Мы смогли идентифицировать и понять эти две группы, только наблюдая сотни событий на разных расстояниях от Солнца с помощью нескольких инструментов — это под силу только Solar Orbiter», — продолжил Уормут. «Подойдя так близко к нашей звезде, мы смогли измерить частицы в «первозданном» раннем состоянии и, таким образом, точно определить время и место их появления на Солнце».

Аппарат Solar Orbiter смог обнаружить SEE на разных расстояниях от Солнца, что позволило команде исследовать, как ведут себя эти частицы во время своего путешествия по Солнечной системе.

Одной из целей этого исследования было выяснить, почему часто наблюдается задержка во времени между запуском солнечной вспышки или коронального выброса массы, исходящего от Солнца, и выбросом космических лучей в космос, поскольку этим электронам иногда требуются часы, чтобы покинуть Солнце.

«Оказывается, это, по крайней мере, частично связано с тем, как электроны движутся в космосе — это может быть задержка в испускании, но также и задержка в обнаружении», — пояснила член команды и научный сотрудник ЕКА Лаура Родригес-Гарсиам. «Электроны сталкиваются с турбулентностью, рассеиваются в разных направлениях и так далее, поэтому мы не замечаем их сразу. Эти эффекты нарастают по мере удаления от Солнца».

Solar Orbiter отслеживает путь высокоэнергетических электронов к Солнцу и обнаруживает два различных источника: солнечные вспышки и корональные выбросы массы.

На движение космических тел по Солнечной системе влияет солнечный ветер — поток заряженных частиц, исходящий от Солнца и увлекающий за собой магнитное поле звезды. Поскольку космические тела — заряженные частицы, их траектории в пространстве ограничены и рассеяны солнечным ветром и связанными с ним магнитными полями.

Изучение SEE, проведенное в ходе данного исследования, демонстрирует, насколько революционен Solar Orbiter с точки зрения его возможностей изучения Солнца и окружающей его среды.

«Благодаря Solar Orbiter мы узнаём нашу звезду лучше, чем когда-либо», — сказал Даниэль Мюллер, научный руководитель проекта Solar Orbiter в ЕКА. «За первые пять лет своего пребывания в космосе Solar Orbiter зафиксировал множество событий, связанных с SEE. Благодаря этому мы смогли провести детальный анализ и собрать уникальную базу данных для изучения мировым сообществом».

Исследование группы может иметь значение для нашего понимания космической погоды и её влияния на космические аппараты вокруг Земли. Это связано с тем, что космические выбросы, вызванные корональными выбросами массы, обладают более высокой энергией и потенциально могут нанести гораздо больший ущерб технике. Это означает, что различие между двумя типами космических выбросов может значительно улучшить прогнозы космической погоды.

«Такие знания, полученные благодаря Solar Orbiter, помогут защитить другие космические аппараты в будущем, позволяя нам лучше понять энергетические частицы, излучаемые Солнцем, которые угрожают нашим астронавтам и спутникам», — сказал Мюллер. «Это исследование — поистине яркий пример силы сотрудничества. Оно стало возможным только благодаря объединению опыта и командной работе европейских учёных, групп по разработке приборов из разных стран-членов ЕКА и коллег из США».

Ученые получат еще более полную картину воздействия солнечных вспышек, когда ЕКА запустит миссию Smile в 2026 году. Smile будет измерять солнечный ветер и его взаимодействие с магнитным пузырем Земли — магнитосферой.

В дальнейшем, в 2031 году, будет запущен космический аппарат Европейского космического агентства (ЕКА) для наблюдения за Солнцем Vigil. Цель Vigil — исследовать «боковую» сторону Солнца с целью обнаружения потенциально опасных солнечных событий на краю Солнца до того, как они повернутся к Земле. Это должно значительно улучшить прогнозы космической погоды, позволив учёным определять мощность, направление и вероятность воздействия солнечных вспышек на Землю.