CALorimetrik Elektron Teleskopu (CALET), şarj işaretine bağlı kozmik ışın modülasyonunu yakalar

Elektronlar ve protonlar gibi kozmik ışın parçacıklarının uzayda hareketi, güneşin manyetik alanından etkilenir ve güneş döngüsüne yanıt olarak Dünya’ya ulaşan galaktik kozmik ışınların (GCR’ler) yoğunluğunda dalgalanmalara neden olur. Solar minimum gibi düşük güneş aktivitesi dönemlerinde, yüksek güneş aktivitesi dönemlerine kıyasla Dünya’ya daha fazla GCR’nin ulaştığı gözlemlenmiştir. GCR akısı ve güneş aktivitesi arasındaki bu ters korelasyon, “güneş modülasyonu” olarak bilinir.

Spesifik olarak, Dünya üzerindeki GCR’lerin yoğunluğu, güneşin kutuplarından kaynaklanan zıt yönde yönlendirilmiş manyetik alan çizgilerinin yönünü ayıran spiral bir yüzey olan heliosferik akım sayfasının (HCS) eğim açısından etkilenir. HCS’nin eğim açısı arttıkça Dünya’daki kozmik ışınların yoğunluğu azalır.

Heliosferdeki GCR taşınmasının sürüklenme modeline göre, manyetik alan kuzey yarımkürede güneşten uzağa ve güney yarımkürede güneşe doğru yönlendirilirse, GCR’lerdeki negatif yüklü elektronlar HCS boyunca Dünya’ya ulaşmak için seyahat etme eğilimindedir. . Buna karşılık, pozitif yüklü protonlar Dünya’ya heliosferik kutup bölgesinden ulaşır, bu da GCR elektronlarının Dünya’ya ulaşmak için HCS’den geçerken protonlardan daha fazla güneş modülasyonundan etkilendiğini düşündürür.

Uzay balonlarında ve uzay deneylerinde yapılan önceki kozmik ışın parçacıkları gözlemleri, güneş döngüsü sırasında pozitif ve negatif yüklü GCR parçacıklarının akıları arasında farklılıklar gösterirken, parçacık yükünün GCR yoğunluğu ile GCR yoğunluğu arasındaki ters korelasyonda herhangi bir rol oynayıp oynamadığı açık değildir. HCS’nin eğim açısı.

Şimdi, Uluslararası Uzay İstasyonunun “Kibo” Açığa Çıkan Tesisinde (EF) bulunan CALorimetrik Elektron Teleskobu (CALET) ile yapılan GCR yüklü parçacıkların yakın tarihli bir gözleminde, araştırmacılar bu antikorelasyonun gerçekte olduğunu ortaya çıkardılar. elektronlar için protonlardan daha belirgindir.

yayınlanan çalışma, Fiziksel İnceleme Mektupları, Japonya’dan üç araştırmacı, Waseda Üniversitesi’ndeki Waseda Bilim ve Mühendislik Araştırma Enstitüsü’nden (RISE) Doçent Doktor Yosui Akaike, Ibaraki Koleji Ulusal Teknoloji Enstitüsü’nden (KOSEN) Doçent Doktor Shoko Miyake ve Profesör tarafından ortaklaşa yürütüldü. Shinshu Üniversitesi’nden Kazuoki Munakata. Ayrıca RISE’den Profesör Emeritus Shoji Torii’nin katkılarını da içeriyordu.

Akaike, “CALET kullanarak, GCR’lerin şarj işaretine bağlı güneş modülasyonunu altı yıl boyunca başarıyla gözlemledik” diyor.

Araştırmacılar, 24. güneş döngüsünün sonu ve 25. güneş döngüsünün başlangıcına denk gelen 2015’ten 2021’e kadar altı yıllık bir süre boyunca sırasıyla yaklaşık 196 ve 197 saatte toplanan 0,77 milyondan fazla elektronu ve 1,26 milyon protonu analiz ettiler. mevcut güneş döngüsü.

Bulgular, güneş lekelerinin sayısında ve HCS eğim açısında bir azalma ile karakterize edilen güneş döngüsünün 24 sonuna doğru güneşin düşük aktivite durumu sırasında, hem elektron hem de proton sayısı oranlarının düşük olduğunu ancak kademeli olarak arttığını gösterdi. Bu eğilim, Aralık 2019’da döngünün başlamasından altı ay sonra elektron sayısı oranında zirveye ulaşan güneş döngüsü 25’in başlamasıyla devam etti.

Daha sonra, güneşin aktivitesi ve HCS eğim açısı arttıkça hem elektron hem de proton sayım oranları kademeli olarak azaldı. Ayrıca sonuçlar, elektronların sayım oranlarındaki değişimin bu dönemde protonlarınkinden önemli ölçüde daha yüksek olduğunu gösterdi; bu da, sürüklenme modeli tarafından tahmin edildiği gibi, elektronların solar modülasyonun etkilerine karşı daha duyarlı olduğunu düşündürdü.

Akaike, “Bu, tek bir dedektörle gözlemlenen GCR’lerin uzun vadeli solar modülasyonuna hakim olan sürüklenme etkisinin açık bir imzasıdır” diye vurguluyor.

Genel olarak, GCR’leri analiz etmek, evrenin bileşimine ve kozmik ışınlarda gözlemlenen yüksek enerjili parçacıkların hızlanma mekanizmalarına önemli ışık tutabilir. Böylece, CALET tarafından yapılan gözlemler, uzay havasının ve bunun Ay ve Mars gibi diğer gezegenlerde potansiyel yaşam olasılığı üzerindeki etkilerinin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olabilir.