20 июня 2022

В недрах солнечных вспышек обнаружен ускоритель частиц естественного происхождения

Солнечные вспышки - это один из самых сильных видов космических взрывов в нашей Солнечной системе. Несмотря на огромную энергию этих вспышек, эквивалентную одновременному взрыву ста миллиардов атомных бомб, ученые-астрономы и физики не могли до последнего времени дать ответ на вопрос, как эти взрывы на Солнце разгоняют частицы, которые пронизывают около 150 миллионов километров, разделяющих Солнце и Землю, менее чем за один час.

И лишь недавно исследователи из Технологического института в Нью-Джерси (New Jersey Institute of Technology, NJIT) сумели обнаружить ускоритель частиц естественного происхождения, использующий часть энергии солнечной вспышки для ускорения заряженных частиц почти до скорости света.

Данное открытие стало возможным благодаря серии наблюдений за солнечной вспышкой X-класса в 2017 году при помощи радиотелескопа Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA). Эти наблюдения позволили выявить высокоэффективный естественный ускоритель частиц, расположенный на наконечнике пика самого яркого региона извержения во внешних слоях солнечной атмосферы. При этом, объем пространства этого ускорителя приблизительно в два раза превышает объем нашей планеты.

Используя на полную все возможности радиотелескопа EOVSA, ученые измерили энергетический спектр электронов в сотнях точек солнечной вспышки, вызванной процессом пересоединения и реконфигурации линий магнитного поля вдоль поверхности Солнца. Это позволило им буквально увидеть невероятно эффективный процесс конверсии энергии солнечной вспышки в естественном ускорителе, где энергия магнитных полей Солнца со 100-процентной эффективностью превращается в кинетическую энергию разгоняемых частиц.

"Используя все имеющиеся данные, мы обнаружили, что энергия всех частиц, оказавшись в области ускорителя, не была ниже нескольких миллионов Кельвинов" - пишут исследователи, - "Подавляющее большинство частиц было ускорено до энергии 20 кэВ, что соответствует почти 100 миллионам Кельвинов".

Открытие и дальнейшее изучение явления естественного ускорителя частиц позволит ученым найти ответы на некоторые из фундаментальных вопросов из области физики элементарных частиц. Помимо этого, данное открытие позволит расширить наше понимание влияния высокоэнергетических событий на Солнце на Землю и на "космическую погоду" в Солнечной системе в целом.