Michigan Eyalet Üniversitesi’nden gökbilimciler, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden meslektaşlarıyla birlikte, Güneş’ten yayılan yüklü parçacıkların davranışı için yeni bir model geliştirdiler ve başarıyla test ettiler.
Güneş sürekli olarak yüklü atom altı parçacıklardan (çoğunlukla protonlar ve elektronlar) oluşan plazma akımları yayar. Önemli bir enerjiye sahip olan bu parçacıklar, güneş çekimini yenerek güneş rüzgarı şeklinde uzaya giderler.
Üç yıl önce Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nde çalışırken yüklü parçacıkları araştırmaya başlayan astronomi yüksek lisans öğrencisi Thomas Do, önceki modellere göre daha geniş koşullar altında parçacık ivmesini açıklayan bir çalışma yayınladı. Araştırması, yüklü parçacıkların koronal kütle püskürmeleri (şok dalgaları yaratan güçlü güneş patlamaları) ile etkileşime girdiklerinde hızlanmalarını incelemeyi amaçlıyordu.
Do, “Parçacıklar Güneş’ten ayrıldığında şok dalgasıyla etkileşime giriyor ve ondan ek enerji alıyorlar” diye açıklıyor. Bazı parçacıklar öyle bir hız kazanırlar ki, şok dalgasının tepe noktasını aşarak uzaya kaçarlar.
Astrofizikçi Federico Fraschetti ile birlikte bilim insanları, 2021 modelini, yaklaşık 50 yıl önce geliştirilen önceki modellerde dikkate alınmayan hem yüksek enerjili hem de düşük enerjili parçacıkları içerecek şekilde genişletti.
5 Eylül 2022’de NASA’nın Parker Solar Probe uzay sondası, yıldıza en yakın yaklaşımlarından birinde güçlü bir güneş püskürmesi tespit etti; şok dalgası geçtiğinde sonda Güneş’e çok yakın bir mesafedeydi (0,07 AU). Bu, daha önce mevcut olmayan koşullar altında ölçümlerin elde edilmesini mümkün kıldı. Şok dalgası çok hızlıydı, parçacıkları kısa sürede yüksek enerjilere hızlandırıyordu ve olay, güneş patlamasından sadece 77 dakika sonra meydana geldi. Bu, henüz çevreyi önemli ölçüde etkilemek için zamanı olmayan “genç” bir şok dalgası üzerindeki parçacıkların hızlanmasını incelemeyi mümkün kıldı.
Bu sürecin başlangıcını görebildiğimiz için inanılmaz derecede şanslıydık.
Fraschetti’ye dikkat çekti.
Etkinlik, laboratuvarda yeniden üretilmesi veya sayısal olarak simüle edilmesi zor koşullar altında parçacık ivmesini incelemek için nadir bir fırsat sağladı. Bu nedenle, bu olaydan elde edilen veriler güncellenmiş modeli test etmek için özellikle değerliydi; çünkü zamana bağlılığı hesaba katan parçacık ivmesi modellerini test etmemize, ivmenin erken aşamalarında parçacık enerji spektrumunun oluşumunu incelememize ve sonuçta hızlanma bölgesinden parçacık sızıntısının spektrumun şekli üzerindeki etkisinin anlaşılmasına yardımcı oldu.
Özellikle PSP verileri proton enerji spektrumunda bir “burun” yapısının varlığını gösterdi. Bu yapı, dalga uzay aracına yaklaştıkça hızlanan şok dalgasının önündeki parçacıkların difüzyon akışıyla açıklanmaktadır.
Sonuç olarak, Güneş’e rekor yakın mesafede bulunan sondadan gelen veriler (karşılaştırma için: Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin bir metreye eşit olduğunu hayal edersek, o zaman sonda Güneş’ten yalnızca 7 santimetre uzaktaydı) Sun), yeni modelin tahminlerini tamamen doğruladı.
Geliştirilen model aynı zamanda uzay araçları ve astronotlar için tehlike oluşturabilecek yüklü parçacıkların incelenmesiyle ilgili uzay araştırmalarının diğer alanlarında da uygulama bulabilir. Parçacık spektrumunun zaman gelişimini hesaba katan bir model, diğer astrofizik nesnelerdeki şok dalgalarının incelenmesine yardımcı olabilir: Şok dalgaları üzerindeki parçacık hızlandırma süreçleri, süpernova kalıntıları, aktif galaktik çekirdekler ve süpernova kalıntıları gibi çeşitli astrofizik nesnelerde önemli bir rol oynar. gama ışını patlamaları. Bu model, bu süreçlerin daha ayrıntılı modellenmesi ve anlaşılması için bir temel sağlar.
