Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Tajemnicze wzorce promieniowania gamma ze Słońca

Recommended Posts

Naukowcy od wieków badają 11-letni cykl słoneczny, ale dopiero od kilkudziesięciu lat zaczynamy go rozumieć. Wiemy, że w czasie słonecznego maksimum nasza gwiazda bombarduje Ziemię olbrzymią ilością naładowanych cząstek, które zakłócają pracę satelitów i sieci energetycznych.

Cykl słoneczny ma też pewien wpływ na klimat, gdyż różnice w irradiancji mogą powodować drobne zmiany w średniej temperaturze powierzchni oceanów i wpływać na wzorce opadów. Mimo wielu lat badań wciąż nie powstał model, który pozwoliłby dokładnie przewidzieć główne cechy każdego cyklu, takie jak długość jego trwania i siłę każdej z faz. Cykl słoneczny jest zjawiskiem tak stabilnym i widocznym, że musi być coś, co przeoczyliśmy, uważa Ofer Cohen, zajmujący się fizyką Słońca na University of Massachusetts. Jego zdaniem, jedną z przeszkód, dla których trudno zrozumieć ten cykl jest fakt, iż prawdopodobnie wpływ nań ma pole magnetyczne naszej gwiazdy, a ono jest przed nami ukryte. To może się jednak zmienić.

Tim Linden i jego zespół z Ohio State University zmapowali przepływ wysoko energetycznych cząstek na powierzchni Słońca i znaleźli potencjalny związek pomiędzy ich emisją, zmianami pola magnetycznego gwiazdy a cyklami.

W swoich najnowszych badaniach, które czekają na publikację w Physical Review Letters, naukowcy przeanalizowali dane z Fermi Gamma-ray Space Telescope. Ze zdumieniem zauważyli, że najbardziej intensywna emisja promieniowania gamma ze Słońca wydaje się skorelowana z najspokojniejszym okresem cyklu. Podczas ostatniego minimum słonecznego, z lat 2008-2009 Fermi odkrył osiem epizodów wysokoenergetycznego promieniowania gamma. Energia każdego z nich przekraczała 100 gigaelektronowoltów. Jednak przez kolejnych osiem lat, gdy Słońce wychodziło z minimum i zbliżało się do maksimum, nie zarejestrowano żadnych wysokoenergetycznych promieni gamma. Linden uważa, że jest mało prawdopodobne, by był to przypadek. Jego zdaniem zjawisko to ma ma związek z cyklem słonecznym, jednak jego mechanizm pozostaje tajemnicą.

Zespół Lindena spekuluje, że promienie gamma są emitowane przez Słońce gdy potężne promienie kosmiczne uderzają w powierzchnię naszej gwiazdy. Kiedy promieniowanie kosmiczne trafia na cząstkę w atmosferze Słońca, pojawia się cała grupa innych cząstek i dochodzi do promieniowania, w tym promieniowania gamma. Zwykle promieniowanie takie powinno być całkowicie pochłonięte przez Słońce. Jednak część tego promieniowania może zostać odbita przez silne fluktuacje pola magnetycznego i promieniowanie gamma wydostaje się poza gwiazdę.

Jeśli hipoteza Lindena jest prawdziwa, to nic dziwnego, że promieniowanie gamma jest skojarzone z minimum słonecznym. Jak zauważa astronom Randy Jokipii z University of Arizona, w czasie minimum słonecznego z gwiazdy wydostaje się mniej naładowanych cząstek, które chronią cały Układ Słoneczny przed promieniowaniem kosmicznym. Gdy jest ich mniej, więcej promieniowania kosmicznego trafia do Układu, w tym do samego Słońca. Zwiększona liczba promieniowania padająca na naszą gwiazdę powinna zatem skutkować większą emisją promieniowania gamma.

To jednak nie koniec zaskakujących odkryć. Zespół Lindena zauważył, że w czasie minimum słonecznego większość promieniowania gamma o energii większej niż 50 GeV pochodzi z okolic równika, ale w innych okresach cyklu słonecznego promieniowanie to pochodzi z biegunów. To oznacza, że podczas minimum emisja promieniowania gamma jest najbardziej intensywne na równiku, a podczas maksimum – na biegunach. Przyczyna tej zmiany pozostaje nieznana. Próbowałem wyobrazić sobie, jaki mechanizm może to powodować i, a to jeden z nielicznych przypadków w moim życiu zawodowym, nie znalazłem żadnego możliwego wytłumaczenia, stwierdza Jokipii. Z kolei Ofer Cohen zauważa, że podobnemu procesowi przesuwania się od równika ku biegunom podlegają plamy słoneczne. Brak jednak wyjaśnienia tego mechanizmu.

Widoczne są jednak także inne korelacje. Wspomnianych 8 epizodów wysokoenergetycznego promieniowania gamma miało miejsce w ciągu jednego roku. Dwa epizody nastąpiły w odstępie kilku godzin on siebie, w tym samym czasie, w którym doszło do koronalnego wyrzutu masy. Linden, gdy to zauważył, jeszcze raz przyjrzał się danym z Fermi i znalazł kolejny epizod wysokoenergetycznego promieniowania gamma powiązany czasowo z koronalnym wyrzutem masy. Jednak, jak podkreśla, sześć innych epizodów promieniowania nie było powiązanych z wyrzutem masy. Z kolei najwięcej koronalnych wyrzutów masy ma miejsce podczas maksimum słonecznego.

Naukowcy mają nadzieję, że dalsze badania nad emisją promieniowania gamma ze Słońca pozwolą na powiązanie tego zjawiska z polem magnetycznym, przez co umożliwią jego badanie i wyjaśnienie fenomenu cykli słonecznych.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ludzkość od kilkuset lat śledzi plamy na Słońcu i wie, że ich liczba zmienia się w 11-letnich cyklach. Dotychczas jednak brak dobrego wyjaśnienia tego fenomenu. Naukowcy z University of Washington opublikowali na łamach Physics of Plasmas artykuł, w którym proponują model ruchu plazmy, który ma wyjaśniać zarówno 11-letni cykl słoneczny ja i inne tajemnice naszej gwiazdy.
      Nasz model znacząco różni się od standardowego obrazu Słońca. Sądzę, że jesteśmy pierwszymi którzy są w stanie wyjaśnić naturę oraz źródło słonecznych zjawisk magnetycznych, czyli jak działa Słońce, mówi profesor Thomas Jarboe, główny autor artykułu.
      Model opiera się na doświadczeniach nabytych w czasie prac nad energią fuzyjną. Wynika z niego, że kluczem do zrozumienia Słońca jest cienka warstwa znajdująca się pod jego powierzchnią. To ona decyduje o plamach, przebiegunowaniu magnetycznym czy przepływie materii. Model ten porównano z danymi obserwacyjnymi i okazało się, że dobrze je on przewiduje. Dane obserwacyjne są kluczem do potwierdzenia słuszności naszego modelu funkcjonowania Słońca, mówi Jarboe.
      W tym nowym modelu mamy do czynienia z cienką warstwo przepływu plazmy i pola magnetycznego, innymi słowy z cienką warstwą swobodnie poruszających się elektronów, które z różną prędkością przemieszczają się w różnych częściach gwiazdy. Różnice w tempie przepływu wywołują zmiany pola magnetycznego, podobne do tych, które pojawiają się w niektórych eksperymentalnych reaktorach fuzyjnych.
      Co 11 lat wa warstwa staje się na tyle duża, że traci stabilność i Słońce się jej pozbywa, mówi Jarboe. Podczas tego procesu odsłonięta zostaje niżej położona warstwa plazmy, która porusza się w przeciwnym kierunku i ma odwrócone pole magnetyczne. Gdy obie półkule Słońca poruszają się z tą samą prędkością, pojawia się więcej plam. Gdy prędkości są różne, plam jest mniej. To właśnie różnica w prędkościach wywołała Minimum Maundera, stwierdza uczony.
      Gdy dwie półkule obracają się z różną prędkością, wówczas w pobliżu równika zaczątki plam nie pasują do siebie i nie dochodzi do ich powstawania, mówi Jarboe. Dotychczas naukowcy sądzili, że plamy słoneczne powstają na głębokości 30% średnicy Słońca, przypomina uczony. Tymczasem z nowego modelu wynika, że są one „superziarnami” powstającymi na głębokości 150–450 kilometrów. Plama słoneczna to coś zadziwiającego.Pojawia się nagle i znikąd.
      Podczas swoich badań nad reaktorami Jarboe i jego koledzy skupiali się na sferomaku, typie reaktora, który generuje plazmę w kuli. Tam plazma samodzielnie się organizuje w różnorodne wzorce. Gdy naukowcy porównali zachodzące w niej zjawiska z tym, co wiadomo o Słońcu, zauważyli podobieństwa.
      Jarboe twierdzi, że nowy model wyjaśnia przepływ materii wewnątrz Słońca, zmiany pola magnetycznego prowadzące do powstawania plam oraz całą strukturę magnetyczną naszej gwiazdy. Mam nadzieję, że naukowcy spojrzą na swoje dane z nowej perspektywy, a ci, którzy całe życie poświęcili zbieraniu danych otrzymają do ręki nowe narzędzie, pozwalające lepiej to wszystko zrozumieć, mówi uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Parker Solar Probe, sonda która leci, by dotknąć Słońca, zakończyła drugie okrążenie wokół naszej gwiazdy. Przed 4 dniami PSP przeleciała w odległości 24 milionów kilometrów od powierzchni gwiazdy i poruszała się w tym czasie z prędkością 343 000 km/h. Już w tej chwili sonda jest najbliższym Słońca i najszybciej poruszającym się obiektem wykonanym ludzką ręką. A to nie koniec jej osiągnięć. W 2024 roku Parker Solar Probe wleci w atmosferę Słońca i znajdzie się w odległości zaledwie 6 milionów kilometrów od jego powierzchni. Będzie się wówczas poruszała z prędkością 700 000 km/h.
      Nad misją czuwa zespół z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. Podczas peryhelium sond była na bieżąco monitorowana przez 4 godziny. Łączność z niż zapewnia Deep Space Network. Urządzenie wysłało informację, że wszystko jest w porządku, a badania naukowe prowadzone są zgodnie z planem.
      Sonda działa jak należy. Wspaniale było móc ją śledzić podczas całego peryhelium. W ciągu najbliższych tygodni otrzymamy dane zebrane podczas tego zbliżenia. Naukowcy będą je analizowali, by poznać kolejne tajemnica Słońca i jego korony, mówi Nickalaus Pinkine odpowiedzialny za nadzorowanie misji.
      PSP rozpoczęła spotkanie ze Słońcem 30 marca i potrwa ono do 10 kwietnia. Termin „spotkanie ze Słońcem” określa sytuację, gdy sonda znajduje się w odległości mniejszej niż 0,25 jednostek astronomicznych od naszej gwiazdy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badania podjęte przez naukowców z Northumbria University wskazują na istnienie nieznanej dotychczas stałej podstawowej Słońca. W artykule, który został opublikowany w Nature Astronomy, czytamy, że fale magnetyczne naszej gwiazdy zachowują się inaczej niż dotychczas sądzono.
      Po przeanalizowaniu danych z okresu 10 lat naukowcy doszli do wniosku, że fale magnetyczne w koronie Słońca reagują na dźwięk wydobywający się z wnętrza gwiazdy.
      Fale te, zwane falami Alfvena, odgrywają kluczową rolę w transporcie energii wokół Słońca i w Układzie Słonecznym. Dotychczas sądzono, że ich źródłem jest powierzchnia gwiazdy. Teraz okazuje się, że fale te są wzbudzone w wyższych partiach atmosfery Słońca przez fale dźwiękowe z jego wnętrza.
      Brytyjscy naukowcy odkryli, że fale dźwiękowe pozostawiają w falach magnetycznych unikatowy ślad. Cała korona słoneczna, reagując na wspomniane fale dźwiękowe, wibruje w określonych częstotliwościach.
      Nowo odkryte zjawisko występowało stale przez cały badany 10-letni okres, co wskazuje, że mamy do czynienia z fundamentalną stałą Słońca i prawdopodobnie innych gwiazd. Odkrycie to będzie miało olbrzymie znaczenie dla naszego rozumienia transportu energii w atmosferze Słońca.
      Odkrycie tak specyficznego śladu, który potencjalnie może być nową stałą Słońca, jest niezwykle ekscytujące. Wcześniej sądziliśmy, że fale magnetyczne są wzbudzane przez wodór na powierzchni gwiazdy, a teraz wiemy, że są wzbudzane przez fale dźwiękowe. Być może powstanie nowy sposób na badanie i klasyfikowanie gwiazd pod kątem tej unikatowej sygnatury. Skoro wiemy, że ona istnieje, możemy poszukać jej w innych gwiazdach, mówi główny autor badań, doktor Richard Morton.
      Korona Słońca jest ponad 100-krotnie cieplejsza niż jego powierzchnia, a odpowiada za to energia z fal Alfvena, która podgrzewa koronę do temperatury około miliona stopni. Fale Alfvena są też odpowiedzialne za podgrzewanie i przyspieszanie wiatru słonecznego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po 10 latach badań naukowcy potwierdzili istnienie 2-letniego cyklu promieniowania gamma w blazarze. Blazary, czyli galaktyki z supermasywnymi czarnymi dziurami, to najbardziej energetyczne i najjaśniejsze obiekty we wszechświecie.
      Po raz pierwszy w aktywnej galaktyce potwierdziliśmy regularne okresowe emisje promieniowania gamma, mówi Stefano Ciprini z INFN Tor Vergata w Rzymie. Fakt, że emisja rośnie i zanika w przewidywalnych interwałach jest znakiem, że w centrum badanej galaktyki może znajdować się więcej niż jedna supermasywna czarna dziura.
      Naukowcy sądzą, że blazar PG 1553+113 może zawierać parę supermasywnych czarnych dziur. To wyjaśniałoby periodyczność. W takiej koncepcji jedna z tych dziur emituje promieniowanie gamma i inny materiał, a druga dziura, okrążając ją, regularnie zakłóca tę emisję.
      Po raz pierwszy na wyjaśnienie niezwykłego cyklu naukowcy wpadli w 2015 roku. Zaczęli wówczas podejrzewać, że mamy do czynienia z blazarem, u którego cykl emisji może być liczony w latach. Po kolejnych latach badań potwierdzono przypuszczenia.
      Takie wyniki uzyskaliśmy po 10 lat ciągłych badań za pomocą Fermi's Large Area Telescope, mówi Sara Cutini z Włoskiego Instytutu Fizyki Nuklearnej w Perugii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzisiaj, 8 marca, Ziemia doświadcza silnej burzy geomagnetycznej. Przyczyniła się do niej olbrzymia eksplozja, do jakiej doszło przed dwoma dniami na Słońcu. NASA oceniła jej siłę na X5,5, a zatem jest to drugi najpotężniejszy wybuch w obecnym cyklu aktywności słonecznej. W sierpniu ubiegłego roku mieliśmy do czynienia z eksplozą X6,9.
      W stronę Ziemi pędzą dwa strumienie wysokoenergetycznych cząstek. Pierwszy, wywołany wspomnianym wybuchem, porusza się z prędkością ponad 2000 kilometrów na sekundę. Drugi, którego przyczyną jest późniejsza, słabsza (X1,3) eksplozja, osiąga prędkość około 1800 km/s.
      Tak gwałtowne wydarzenia na Słońcu mogą powodować wystąpienie zorzy polarnej na niższych wysokościach geograficznych, zakłócenia w pracy satelitów, systemu GPS i sieci przesyłających energię.
      Do wystrzelenia obu flar doszło w aktywnym regionie AR 1429. Już wcześniej obserwowano tam podobne wydarzenia klasy M oraz jedno klasy X. Tym razem AR 1429 był bardziej zwrócony w stronę Ziemi niż podczas innych wydarzeń.
      Pojawieniu się flar towarzyszyły koronalne wyrzuty masy, które wywołały emisję cząsteczek poruszających się z prędkością poniżej 1000 km/s. Ich strumienie dotrą do Ziemi w ciągu najbliższych dni.
×
×
  • Create New...