Предстоящий солнечный максимум позволит решить загадку гамма-излучения
Исследователи выяснили, что гамма-излучение во время прошлого солнечного максимума распределялось по поверхности Солнца неравномерно. В частности, полярные области светила испускали лучи, интенсивность которых была в 10 раз выше, чем ожидалось. Ученые пока не понимают, с чем это связано, но надеются, что предстоящий солнечный максимум в 2024-2026 году позволит разгадать эту тайну.
Группа исследователей под руководством Бруно Артиоли из Института астрофизики и космических наук в Португалии обнаружила, что во время последнего солнечного максимума в 2013 и 2014 годах полярные области Солнца испускали высокоэнергетическое гамма-излучение, которое было в 10 раз выше, чем ожидалось. Такие выводы они сделали, изучив данные, собранные приборами для улавливания гамма-излучения Fermi в период с августа 2008 по январь 2019 года – то есть во время полного солнечного цикла. Чтобы разобраться в полученных данных, они создали инструмент, который мог бы отделить гамма-лучи Солнца от высокоэнергетического излучения, исходящего от других источников.
Во время каждого солнечного цикла происходят периодические изменения магнитной активности Солнца, которые длятся около 11,5 лет. Во время них наблюдается солнечный максимум – период интенсивной активности, при котором по поверхности Солнца распределяется больше солнечных вспышек и огромных потоков плазмы – выбросов корональной массы.
Солнце излучает электромагнитное излучение на всех длинах волн, включая гамма-лучи, но оказалось, что эти лучи распределены по поверхности солнца неравномерно. В частности, ученые обнаружили высокую активность излучения в полярных регионах и пока не могут объяснить, с чем связан этот дисбаланс. Они предполагают, что существуют дополнительные механизмы, генерирующие гамма-лучи, которые выходят за рамки взаимодействия космических лучей с поверхностью Солнца. Прояснить эту загадку может предстоящий солнечный максимум текущего, 25-го цикла, который начался в декабре 2019 года.
Исследователи также обнаружили еще одну асимметрию гамма-излучения в энергии гамма-квантов, производимых между двумя полюсами Солнца. «На южном полюсе наблюдается избыток выбросов более высокой энергии, фотонов с энергией от 20 до 150 гигаэлектронвольт (ГэВ), в то время как большинство менее энергичных фотонов поступает с северного полюса», - поясняют авторы научной работы. Гамма-излучение с полюсов было особенно ярким в июне 2014 года, когда магнитные полюса Солнца поменялись местами – такое явление происходит примерно каждые 11,5 лет во время пика солнечного максимума.
Понимание поведения Солнца при этих максимумах позволит ученым точнее прогнозировать космическую погоду. Это значит, что они смогут заранее предсказывать вспышки на Солнце, которые могут нарушать энергетическую и коммуникационную инфраструктуру на Земле, а также повредить спутники на околоземной орбите. Авторы исследования также отмечают, что их выводы дают веские основания, чтобы уделять больше внимания гамма-излучению Солнца.
«В этом и в следующем году ожидается новый солнечный максимум, уже сейчас началась очередная инверсия магнитных полюсов Солнца. К концу 2025 года мы можем пересмотреть результаты исследования, если за инверсией магнитных полей последует избыток выбросов гамма-лучей с полюсов», - подчеркнул Бруно Артиоли. По оценкам астрономов, солнечный максимум наступит в период с середины 2024 года по начало 2026 года.
