Пару раз в місяць - іноді більше, іноді менше - на поверхні Сонця відбувається вибух, який випускає енергію, еквівалентну вибуху мільйона водневих бомб. Але незважаючи на цю неймовірну міць, цей колосальний викид енергії не може пояснити, як матеріал, викинутий вибухом, розганяється майже до швидкості світла. Це як якщо б «Феррарі» їхав на двигуні від гольф-кара. У новому дослідженні вчені вперше заглянули «під капот» сонячних викидів, конкретно перейнявшись фізичним процесом, що розганяє надшвидкі частки.
Вибухи на Сонці
В даний час 18 космічних місій NASA присвячені вивченню нашої найближчої зірки і її впливу на Сонячну систему. Деякі з цих супутників майже безупинно видивляються на Сонце, забезпечуючи стабільний потік зображень закрученої поверхні Сонця, 24 години на добу 7 днів на тиждень.
Коли відбувається сонячне виверження, ці супутники також іноді бачать неймовірно яскраві спалахи світла - їх називають сонячними спалахами. Іноді виверження також викидають хмара надзвичайно гарячого і електрично зарядженого газу (плазми) в космос. Це називається викидом корональної маси, або скорочено CME.
Сонячний вибух вивільняє енергію, еквівалентну «мільйонам 100-мегатонни водневих бомб», згідно з NASA, де сто мегатонн одно сотні мільйонів тонн в тротиловому еквіваленті.
Хоча це безперечно звучить вражаюче, важко уявити щось подібне. Кращий спосіб зрозуміти колосальний характер таких подій - вивчити знімки, зроблені NASA, на яких відображені конкретні масивні CME. Наприклад, якщо помістити Землю (в масштабі) поряд з великої палаючої стрічкою, планета буде схожа на ромашку на тлі вогнемета.
Зазвичай CME рухається зі швидкістю близько 1,6 мільйона кілометрів на годину. Але історія відобразила одну з найбільш енергетично потужних CME, яка рухалася зі швидкістю 11,2 мільйона км / год, говорить Алекс Янг, астрофізик Сонця в Годдарда. Однак ці частинки, що народжуються в процесі виверження на Сонці, вчені називають «повільними», говорить Янг.
«Швидкі» частинки, зазвичай звані сонячними енергетичними частинками (які не є частиною CME), досягають майже швидкості світла - 1,079 мільярда км / ч. Це в 100 разів швидше частинок CME.
Але навіть самої сили сонячного спалаху недостатньо, щоб пояснити подібну спалах енергії, каже Янг. Як же ці частинки рухаються так швидко?
шокуюче швидко
Коли літак долає звуковий бар'єр - фізично обганяє звукові хвилі, що йдуть перед ним - він створює ударну хвилю і оглушливий звуковий бум. Цей бум свідчить про те, що ударна хвиля є джерелом енергії.
У сонячних виверженнях примітно те, що, на відміну від більшості вибухів на Землі, в їх основі лежить не хімія. Ці сонячні бомби вибухають швидким вивільненням магнітної енергії. Тієї ж сили, яка зміцнює магнітик до холодильника або змушує стрілку компаса вказувати на північ.
Сонячні виверження, які створюють сонячні спалахи і CME, відбуваються, коли одна з ліній магнітного поля Сонця переривається і швидко возз'єднується близько до поверхні. Під час вибуху плазма викидається в простір, але в іншому прагне до поверхні з неймовірною швидкістю, де стикається з іншими петлями магнітного поля - немов водоспад, що падає на поверхню ставка. У момент зіткнення межа ударної хвилі породжує електрично заряджену плазму.
«Заряджені частинки, які долають кордон ударної хвилі, можуть підхоплювати енергію ударної хвилі і розганятися все швидше. Так працює прискорення », - розповів Бін Space.com.
По-друге, телескоп вміє робити 40 000 знімків в секунду. Робить це він одночасним захопленням тисяч радіочастот. Потім ці частоти поділяються на окремі «зображення». Як розповів Чен, щоб побачити роботу ударної хвилі в дії, потрібно збирати знімки протягом 20 хвилин.
«Як ви розумієте, потрібні були мільйони і мільйони знімків, щоб отримати інформацію, - каже він. - Таку можливість забезпечив оновлений VLA ».
Чен також зазначає, що нові висновки зовсім не означають, що уповільнення ударної хвилі несе відповідальність за прискорення частинок у всіх сонячних спалахах. Разом з колегами він буде проводити подальші спостереження, щоб з'ясувати, чи підходить це пояснення для всіх подій.
Пояснення з кордоном ударної хвилі було частиною «стандартної» теорії сонячних спалахів багато років, але були потрібні більш «переконливі» спостереження, щоб її підтвердити. Це підтверджує Едвард Де Лука, старший астрофізик Смітсонівської астрофізичної обсерваторії. Де Лука працює в тому ж відділенні, що і Чен, але не брав участі в новому дослідженні.
«Новий результат показує, що ми знаходимося на правильному шляху зі стандартною моделлю сонячних спалахів», говорить Де Лука.
Шукайте потужні частинки
Всі ці супутники NASA, які вивчають Сонце, не просто створюють зачаровують знімки, вони також допомагають захищати Землю. Сонячні спалахи і викиди корональної маси становлять небезпеку для нашої планети. Частинки, які вони викидають, можуть пошкоджувати супутники і сонячні панелі, а також представляти серйозну загрозу для космонавтів, які здійснюють Внекорабельной активність за межами Міжнародної космічної станції на Місяці або Марсі.
Вони також можуть пошкоджувати енергомережі на Землі. У 1989 році CME викликав блекаут по всій провінції Квебек в Канаді.
Надшвидкі частинки являють особливе занепокоєння, оскільки їх високі швидкості означають, що вони можуть проникати через кілька шарів матеріалу, на відміну від їх «повільних» колег. Коли такі частинки проникають в електроніку, вони можуть викликати «біт-фліп», таким чином не тільки пошкоджуючи обладнання, а й вносячи зміни в його роботу.
«Якщо невеликий біт-фліп торкнеться команди комп'ютера, яка зазвичай говорить« роби знімки Сонця », а замість цього скаже« відкрити шлюзи », буде погано, - говорить Янг. - Тому часто, якщо гряде велика подія за участю часток, оператори космічних апаратів поміщають їх в безпечний режим ».
Реагувати необхідно швидко. Світло може проходити шлях від Сонця до Землі за 8 хвилин, тому сонячні енергетичні частинки можуть досягати супутників на орбіті за 10-20 хвилин. Корональний викид залишає трохи більше часу, але повільне реагування може привести до серйозних наслідків.
З цієї причини учені намагаються краще прогнозувати, коли відбудуться сонячні спалахи і CME і наскільки інтенсивні вони будуть.
Де Лука каже, що нове розуміння кордону ударної хвилі навряд чи виявиться корисним для прогнозування в короткостроковому періоді. Але для наступного покоління технологій прогнозування сонячної погоди - цілком.
Нове дослідження пояснило поведінку загадково потужних сонячних частинок Ілля Хель