Araştırmacılar, bir güneş patlaması içindeki parçacık hızlandırıcı bölgesini ortaya çıkardı

Güneş patlamaları, güneş sistemimizdeki en şiddetli patlamalar arasındadır, ancak muazzam enerjilerine -bir kerede patlayan yüz milyar atom bombasına eşdeğer- rağmen, fizikçiler hala güneşteki bu ani patlamaların nasıl yapabildiklerini tam olarak cevaplayamadılar. parçacıkları bir saatin altında, yaklaşık 93 milyon mil uzaktaki Dünya’ya fırlatır.

Şimdi, 8 Haziran’da yayınlanan bir çalışmada DoğaNew Jersey Teknoloji Enstitüsü’ndeki (NJIT) araştırmacılar, güneş patlaması yüklü parçacıkların ışık hızına yakın hızlara ulaştığı kesin konumu belirlediler.

NJIT’in Genişletilmiş Owens Vadisi Güneş Dizisi (EOVSA) radyo teleskobu tarafından 2017 yılında X sınıfı bir güneş patlamasının gözlemlenmesiyle mümkün olan yeni bulgular, patlamanın en parlak noktasının ucunda bulunan yüksek verimli bir parçacık hızlandırıcıyı ortaya çıkardı. Güneş’in dış atmosferi, patlamanın ortam plazmasının yüksek enerjili elektronlara dönüştürüldüğü parlamanın “doruk bölgesi” olarak adlandırılır.

Araştırmacılar, Dünya’nın hacminin neredeyse iki katı büyüklüğünde ölçülen bölgenin keşfinin, evrende her yerde bulunan parçacık ivmesinin temel süreçlerini araştırmak için yeni kapılar açabileceğini söylüyorlar.

NJIT’in Güneş-Karasal Araştırma Merkezi’nde makalenin yazarı ve seçkin fizik araştırma profesörü olan Gregory Fleishman, “Bu çalışmadaki bulgular, güneş patlamalarının sadece saniyeler içinde nasıl bu kadar çok enerji üretebildiğinin uzun süredir devam eden gizemini açıklamaya yardımcı oluyor” dedi. . “Parlama, güneşin klasik modelinde beklenenden çok daha geniş bir güneş bölgesinde gücünü serbest bırakıyor. Diğerleri bunun olması gerektiğini öne sürse de, bu kilit bölgenin belirli boyutu, şekli ve konumu ilk kez ortaya çıkıyor. tanımlandı ve parlama içindeki parçacık ivmesine enerji dönüşümünün verimliliği ölçüldü.”

Keşif, 2020’de yayınlanan ayrı çalışmaları takip ediyor. Bilim ve Doğa AstronomiEOVSA’nın, güneşin manyetik alanındaki parlamanın ve değişikliklerin aynı anda yüzlerce radyo frekansında alınan ayrıntılı anlık görüntüleri, başlangıçta NJIT ekibine konum konusunda bir ipucu verdi.

NJIT doçent ve makalenin ortak yazarı Bin Chen, “Son çalışmalarımız, parlama zirvesinin bu tür yüksek enerjili elektronların üretildiği yer olabileceğini öne sürdü, ancak emin değildik” dedi. “Başlangıçta, parlamadaki başka herhangi bir yere kıyasla çok fazla sayıda elektron içeren alanda manyetik şişe benzeri bir yapı ortaya çıkarmıştık, ancak şimdi bu çalışmanın yeni ölçümleriyle, bunun parlamanın parçacığı olduğunu daha güvenle söyleyebiliriz. gaz pedalı.”

EOVSA’nın benzersiz mikrodalga görüntüleme yeteneklerini kullanan ekip, 10 Eylül 2017’de güneşin yüzeyi boyunca manyetik alan çizgilerinin yeniden yapılandırılmasıyla tetiklenen X sınıfı bir güneş patlamasının yüzlerce konumundaki elektronların enerji spektrumunu ölçebildi.

“EOVSA’nın spektral görüntülemesi bize, her saniye evrimleşirken parlamanın termal plazmasının kapsamlı bir haritasını verdi. Ama bizi şaşırtacak şekilde, termal plazma haritasında parlamanın zirvesinde gelişmeye başlayan gizemli bir delik bulduk” dedi. NJIT araştırma profesörü ve makalenin ortak yazarı Gelu Nita. “Dahası, bölgedeki termal parçacıklar kayboldukça, delik daha sonra termal olmayan, yüksek enerjili parçacıklarla yoğun bir şekilde dolduruldu.”

Ekibin analizi, güneş patlamasının parçacık hızlandırıcısında, güneşin manyetik alanlarından gelen yoğun enerjinin hızla serbest bırakıldığı ve bölge içindeki kinetik enerjiye aktarıldığı inanılmaz derecede verimli bir enerji dönüşüm sürecini gün ışığına çıkardı.

“Bu enerji dönüşüm sürecinin ne kadar verimli olacağını merak ettik… bu alandaki kaç tane parçacık patlamanın termal enerjisinin ötesinde hızlanacak?” Sijie Yu, ortak yazar ve NJIT yardımcı araştırma profesörü ekledi. “Güneşin aşırı ultraviyole verilerini kullanarak, birkaç milyon Kelvin’in altındaki termal enerjilerde bölgede neredeyse hiçbir parçacığın kalmadığını doğruladık; bu, parçacıkların hepsinin 20 keV’den daha büyük termal olmayan enerjilere hızlandırıldığı EOVSA ölçümüyle tutarlıdır, veya yaklaşık 100 milyon Kelvin.”

Ekip şimdi bu son bulguların bilim insanlarının parçacık fiziğinde Dünya’da mümkün olmayan temel soruları incelemesine yardımcı olabileceğini ve güneşten gelen bu tür yüksek enerjili parçacıkların gelecekteki uzay hava olayları sırasında Dünya’yı nasıl etkileyebileceğine dair yeni bilgiler sunabileceğini söylüyor.

NJIT’in seçkin profesörü ve direktörü Dale Gary, “Bu çalışmanın önemli bir yönü, teorisyenlerin dikkatini, enerji salınımının ve parçacık hızlanmasının çoğunun meydana geldiği kesin konuma yönlendirmesi ve sayısal modelleri yönlendirmek için nicel ölçümler sağlamasıdır” diyor. EOVSA. “Ancak, ölçümlerimizi çok daha geniş parlama bölgelerine ve daha zayıf ama daha sık görülen parlama olaylarına genişletmek için, Frekans Çevik Güneş Radyoteleskobu adı verilen ve en az 10 kat daha büyük olacak ve siparişler için yeni nesil, güneşe özel bir radyo dizisi geliştiriyoruz. büyüklükte daha güçlü.”

“Hala güneş patlamalarında parçacık hızlanmasını sağlayan fiziksel mekanizmayı araştırmak istiyoruz. Ancak gelecekteki çalışmalar, bu muazzam patlamalar hakkında şu anda bildiklerimizi hesaba katmalı – hem doruk bölgesindeki ana enerji salınımı hem de yüklü parçacık ivmesinin %100 verimliliği. oluşur,” dedi Fleishman. “Bu bulgular, güneş patlamalarını ve Dünya üzerindeki etkilerini incelemek için kullandığımız modellerde büyük bir revizyon gerektiriyor.”