быстрый поиск:

переводика рекомендует  
Война и Мир
Терра Аналитика
Усадьба Урсы
Хуторок
Сделано у нас, в России!
Глобальная Авантюра
Вместе Победим
Российская газета
 
опубликовано редакцией на Переводике 13.05.19 18:57
скаут: Alena M.; переводчик Alena M.;
   
 

Солнце гораздо более странное, чем воображали астрофизики

лучи.jpg

5W Infographics for Quanta Magazine

Солнце излучает гораздо более высокочастотный свет, чем ожидалось. Это поднимает вопросы о неизвестных особенностях магнитного поля солнца и возможности еще более экзотической физики.

Телескопические наблюдения Солнца за десятилетия нашли поразительную загадку: гамма-лучи, волны света самой высокой частоты, исходят от нашей ближайшей звезды в семь раз больше, чем ожидалось. Тем не менее, как ни странно, несмотря на этот чрезмерный избыток гамма-лучей, узкая полоса частот отсутствует.

Избыток света, разрыв в спектре и другие сюрпризы о солнечном гамма-сигнале потенциально указывают на неизвестные особенности солнечного магнитного поля или более экзотическую физику.

«Удивительно, что мы так ошибались в том, что мы должны действительно хорошо понимать: солнце», - сказал Брайан Филдс, астрофизик из Университета Иллинойса.

Неожиданный сигнал появился в данных космического гамма-телескопа Fermi обсерватории НАСА. Ферми собирал данные, раскрывая спектр гамма-лучей, исходящих от Солнца: загадок становилось все больше.

«Мы просто продолжали находить удивительные вещи», - сказала Анника Питер из Университета штата Огайо. «Это определенно самая удивительная вещь, над которой я когда-либо работала».

Мало того, что гамма-сигнал намного сильнее, чем предсказывает десятилетняя теория; он также распространяется на гораздо более высокие частоты, чем прогнозировалось, и он необъяснимым образом меняется на всем протяжении солнца и на протяжении 11-летнего солнечного цикла. Затем существует разрыв, который исследователи называют «провалом» - отсутствие гамма-излучения с частотами около 10 триллионов триллионов герц. «Провал просто не поддается никакой логике», - сказал Тим Линден, астрофизик в штате Огайо, который помог проанализировать сигнал.

Вероятно, главными героями этой истории являются частицы, называемые космическими лучами - обычно протоны, которые были выброшены в солнечную систему ударными волнами далеких сверхновых или других взрывов.

Физики не думают, что солнце излучает гамма-лучи изнутри. (Ядерные слияния в его ядре действительно производят их, но они рассеиваются и понижаются до света с более низкой энергией, прежде чем покинуть Солнце.) Однако в 1991 году физики Дэвид Секель, Тодор Станев и Томас Гайссер из Университета Делавэра предположили, что Солнце, тем не менее, будет светиться гамма-лучами из-за космических лучей.

Время от времени, как утверждало трио Делавэра, падающий на солнце космический луч будет «зеркально отражаться» или поворачиваться в последнюю секунду под изогнутым, извилистым магнитным полем солнца. Джон Биком, профессор штата Огайо и один из лидеров анализа сигнала: «Представьте, что протон движется прямо к этой сфере, и в последнюю секунду он меняет свое направление и возвращается к вам». Но на выходе космический луч сталкивается с газом в солнечной атмосфере и гаснет в потоке гамма-излучения.

На основании скорости, с которой космические лучи попадают в солнечную систему, предполагаемой напряженности магнитного поля Солнца, плотности его атмосферы и других факторов, Зеккель и его коллеги подсчитали, что процесс зеркального отражения эффективен примерно на 1 процент. Они предсказали слабое свечение гамма-лучей.

Тем не менее, телескоп Fermi находит в среднем в семь раз больше гамма-лучей с солнечного диска, чем предсказывает теория космических лучей. И сигнал становится в 20 раз сильнее, чем предсказывалось для гамма-лучей с самыми высокими частотами. «Мы обнаружили, что этот процесс соответствует 100-процентной эффективности при высоких энергиях», - сказал Линден. «Каждый приходящий космический луч должен быть развернут». Это озадачивает, поскольку самые энергичные космические лучи должны труднее всего отражаться.

И модель Секкеля, Станева и Гайссера ничего не сказала ни о каком провале. По словам Зеккеля, трудно представить, как в конечном итоге вы получите глубокий, узкий провал в гамма-спектре, начав с космических лучей с плавным спектром энергий. В общем, трудно получить провалы, сказал он: «Гораздо легче получить удары, чем провалы. Если у меня есть что-то, что исходит от солнца, хорошо, это дополнительный канал. Как сделать из него негативный канал?

Возможно, сильное свечение гамма-лучей отражает источник, отличный от обреченных космических лучей. Но физики изо всех сил пытались представить, что именно. Они давно подозревали, что ядро Солнца может содержать темную материю - и что частицы темной материи, втянутые гравитацией, могут быть достаточно плотными, чтобы уничтожать друг друга. Но как гамма-лучи, возникающие при уничтожении темной материи в ядре, могли избежать рассеяния перед тем, как уйти от солнца?

Некоторые аспекты сигнала указывают на космические лучи и на теорию 1991 года.

Например, телескоп Ферми видит гораздо больше гамма-лучей во время солнечного минимума, фазы 11-летнего цикла Солнца, когда его магнитное поле является наиболее спокойным. Это имеет смысл, говорят эксперты, если источником являются космические лучи. Во время солнечного минимума большее количество космических лучей может достигать сильного магнитного поля вблизи поверхности Солнца и отражаться, вместо того, чтобы преждевременно преломляться.

С другой стороны, эти гамма-лучи имеют другую скорость, в сравнении с космическими лучами. Если космические лучи являются источником, две скорости, как ожидается, будут совпадать.

Независимо от того, составляют ли космические лучи весь гамма-сигнал, Джо Джиакалоне, физик из Университета Аризоны, говорит, что сигнал «вероятно, говорит нам нечто очень важное о магнитной структуре Солнца». Солнце - это наиболее изученная звезда, однако ее магнитное поле остается плохо изученным, что дает нам размытое представление о том, как работают звезды.

Джиакалоне указывает на ореол, тонкую плазменную оболочку, которая окружает солнце. По его словам, чтобы эффективно отражать космические лучи, магнитное поле в ореоле должно быть сильнее и ориентировано иначе, чем думали ученые. Однако он отметил, что магнитное поле ореола должно быть сильным только очень близко к поверхности Солнца, чтобы не отражать космические лучи слишком рано, прежде чем они попадут в зону, где атмосфера достаточно плотная для возникновения столкновений. И магнитное поле, кажется, становится особенно сильным вблизи экватора во время солнечного минимума.

Эти новые подсказки о структуре магнитного поля могут помочь разгадать давнюю тайну солнечного цикла.

«Каждые 11 лет все магнитные поля Солнца меняются местами», - сказал Игорь Москаленко, старший научный сотрудник Стэнфордского университета. «У нас есть юг на севере и север на юге. Это серьезное изменение. Солнце огромно, и почему мы наблюдаем это изменение полярности и почему оно такое периодическое, никто на самом деле не знает». Космические лучи, сказал он, и модель гамма-лучей, которые они производят, « могут ответить на этот очень важный вопрос: почему солнце меняет полярности каждые 11 лет? »

Но нет хороших предположений о том, как магнитное поле Солнца может создать провал в спектре гамма-излучения на уровне 10 триллионов триллионов герц. Это такая необычная особенность, что некоторые эксперты сомневаются, что это реально. Но если отсутствие гамма-лучей вокруг этой частоты – просчет или проблема Fermi, никто не выяснил причину.

Когда Питер, Линден, Биком и их сотрудники обнаружили провал в данных Fermi в прошлом году, они изо всех сил пытались избавиться от него перед публикацией своего открытия.

Однако Орландо подчеркнула, что движение солнца по небу делает анализ данных очень сложным. Она должна знать; в 2008 году вместе с сотрудником она впервые обнаружила поток гамма-лучей, исходящих от Солнца, с помощью спутника EGRET, предшественника Fermi. Орландо также принимала участие в обработке данных гамма-лучей Ферми. По ее мнению, потребуется больше данных и независимый анализ, чтобы подтвердить провал спектра.

Из-за неисправности солнечной панели телескоп Fermi в течение последнего года в основном был направлен от солнца, но нашлись обходные пути - как раз к солнечному минимуму. Солнечные линии магнитного поля в настоящее время аккуратно изгибаются от полюса к полюсу; если этот солнечный минимум подобен последнему, то сигнал гамма-излучения сейчас наиболее силен. «Вот что делает это таким захватывающим», - сказал Линден. «Прямо сейчас мы идем к пику солнечного минимума, поэтому, надеюсь, мы увидим излучение с более высокой энергией с помощью нескольких телескопов».

На этот раз, наряду с Fermi, обсерватория на вершине горы под названием HAWC будет собирать данные. HAWC находит гамма-лучи на более высоких частотах, чем Fermi, что позволяет узнать больше о сигнале.

Ученые также хотят увидеть, изменяется ли пространственный характер гамма-лучей относительно 11 лет назад, поскольку космические лучи остаются положительно заряженными, а северный и южный полюса Солнца полностью изменились.

Эти подсказки могут помочь разгадать солнечную тайну. Ученые HAWC надеются сообщить о своих первых результатах в течение года, и ученые как в рамках сотрудничества Fermi, так и за его пределами уже начали изучать накопившиеся данные.


статью прочитали: 846 человек

   
теги: Наука, космос  
   
Комментарии  Материалы по теме 
  17.05.2019 23:43   Эксклюзив
Science alert -

Ученый утверждает, что он расшифровал «самую загадочную книгу в мире» всего за 2 недели

книга.jpgВ нашем мире существует древняя и загадочная книга, которая выходит за рамки человеческого понимания.

читали: 642

читать далее
 
  16.05.2019 23:58   Эксклюзив
The Conversation -

Путешествующая Земля

движение.jpgНо как мы можем сделать это?

читали: 453

читать далее
 
  15.05.2019 13:00   Эксклюзив
The Conversation -

Исследования показывают, что луна все еще геологически активна

уступы.jpgМы думаем о том, что луна архетипический «мертвый» мир. Мало того, что там нет жизни, но и почти вся его вулканическая активность вымерла миллиарды лет назад.

читали: 630

читать далее
 
  15.05.2019 17:45   Эксклюзив
Science alert -

Ученые обнаружили нечто удивительное в янтаре: древние морские существа

янтарь.jpgЭто удивительно.

читали: 857

читать далее
 
  14.05.2019 15:08   Эксклюзив
Science alert -

Найдено 2624-летнее дерево

деревья.jpgОно было саженцем или молодым деревом в 605 г. до н.э. - период, который предшествовал Римской империи на века.

читали: 851

читать далее
 

Комментарии возможны только от зарегистрированных пользователей, пожалуйста зарегистрируйтесь

Праздники сегодня

© 2009-2019  Создание сайта - "Студия СПИЧКА" , Разработка дизайна - "Арсента"