Güneş patlamalarını ve koronal kütle püskürmelerini incelemek için enerjik nötr atomların modellenmesi

Güneş patlamaları ve koronal kütle püskürmeleri (CME), güneş sistemindeki en enerjik süreçlerden ikisidir; Dünya’nın manyetik alanını milyarlarca ton yüksek enerjili plazma gazıyla yağdırarak elektrik şebekelerini, uyduları ve iletişim ağlarını potansiyel olarak bozar. Bunun gibi büyük güneş enerjili parçacık (SEP) olaylarında yer alan temel parçacık ivme sürecini anlamak, güneş fiziği araştırmalarındaki temel sorunlardan biri olmuştur.

Huntsville’deki (UAH) Alabama Üniversitesi Uzay Bilimleri Bölümü’nde profesör olan Dr. Gang Li, bir makalenin ilk yazarıdır. Astrofizik Dergisi Enerjik nötr atomların veya ENA’ların, büyük SEP olaylarında hızlanma sürecini araştırmak için yeni bir araç olarak nasıl kullanılabileceğini – ilk kez – gösteren “Güneş Patlamalarından ve CME-güdümlü Şoklardan Güneş Enerjili Nötr Atomların Modellenmesi” başlıklı. iki ivme alanı arasında ayrım yapmanın yanı sıra: güneş patlamalarındaki büyük döngüler ve CME kaynaklı şokların akış aşağısı.

“Bu çalışma muhtemelen heyecanlandıracak [heliophysics] topluluğun güneş ENA parçacıklarının üretimi ve yayılımı hakkında daha fazla düşünmesi gerektiğini” söylüyor. güneş ENA’larının gelecekteki ölçümü.”

UAH’nin Uzay Plazma ve Havacılık Araştırma Merkezi direktörü ve Aerojet Rocketdyne Bölümü başkanı Dr. Gary Zank, “Dr. Li’nin çalışması, güneş atmosferindeki parçacık ivmesinin fiziğini uzaktan keşfetmek için çığır açan yeni bir yaklaşım sunuyor” diyor. Uzay Bilimi.

“Bu, Uzay Bilimleri Departmanında heliosferin uzak bölgelerini keşfetmek için ENA’ları kullanma konusundaki halihazırdaki önemli çabayı genişletiyor; burada heliosferin uzak sınırlarında ve komşu yıldızlararası ortamda oluşturulan ENA’ları bu bölgelerin plazma fiziğini keşfetmek için kullanıyoruz.”

Dr. Li, “ENA’ları kullanmanın nihai amacı, hızlanma bölgelerinde çeşitli fizik parametreleri elde etmektir” diyor. “Bilim adamları, parçacıkların iki olası konumda hızlandırılabileceğini biliyorlar: ya güneş patlamaları ya da CME kaynaklı şok. Ancak, parçacıkları hızlandırmada hangi bölge daha verimli? Hangi bölge parçacıkları daha yüksek enerjilere hızlandırabilir? Bunlar genellikle tartışılan sorulardır ve bizler cevabı bilmiyorum.”

Bu gizemleri deneysel gözlem yoluyla çözmenin önündeki ana engel güneşin kendisidir, çünkü güneşe yakın koşullar ve SEP olaylarının üretiminde yer alan fiziksel süreçler, ivme bölgelerinin yakınında doğrudan ölçümler yapamama nedeniyle engellenir.

ENA’lar, değişim değişim reaksiyonlarından protonlardan oluşan nötr parçacıklar (hidrojen atomları) olduklarından, cevaplar sağlamak için potansiyel yeni bir yöntemi temsil eder. Nötr oldukları için manyetik alanlardan etkilenmezler.

“Bu çok önemli, çünkü bu nötr parçacıklar güneş rüzgarı MHD’den etkilenmiyor. [magnetohydrodynamic] Li, “Karşılaştırıldığında, protonlar, iyonlar ve elektronlar, yüklü olduklarından, güneşten Dünya’ya yayılmaları, güneş rüzgarının manyetik alanı tarafından bozulur. ENA’lar bu nedenle ivme sahasının tüm fizik bilgilerini taşır. Dolayısıyla, onları gözlemlemek, temeldeki parçacık hızlandırma sürecini kısıtlamak için tamamen yeni bir fırsat sunuyor.”

Ayrıca enerjik atomlar, ENA’ların akışının özel bir ENA detektörü tarafından hala ölçülebilen bir seviyede olduğu güneşten 1 astronomik birim veya yaklaşık 150 milyon kilometre uzaklıkta sırlarını açığa çıkarabilir. Bu verileri alma arayışı, nihayetinde bu parçacıkları ve Dünya’nın manyetosferini etkilemek için ne kadar büyük SEP olaylarının ortaya çıktığını daha iyi anlamak için yeni bir NASA güneş misyonuna yol açabilir.

Dr. Li, “Simülasyonumuz, gelecekteki ENA gözlemlerini yorumlamak için teorik bir temel oluşturuyor” diyor. “Bu tür gözlemler, muhtemelen gelecekteki bir görev olarak NASA’nın radarında yer alıyor, örneğin, solar ENA çalışmasına adamak için NASA SMEX görevi. Çok sayıda yüklü SEP’i filtreleyen ve doğrudan bu ENA ölçümlerinden sonra giden özel bir ENA görevi, güneşe yakın SEP ivmesi hakkında yeni bilgiler sağlar ve toplumu şaşırtan uzun süredir devam eden soruları çözmeye yardımcı olur.”

Aslında, Dr. Zank’in ortak araştırmacı olduğu, IMAP (Yıldızlararası Haritalama ve Hızlandırma Sondası) adlı yeni bir NASA görevi, aslında 1 astronomik birimde, her ikisinin de uzak mesafelerinde yaratılan ENA’ları ölçebilen ENA enstrümanlarına sahip olacak. heliosfer ve ayrıca güneşten kaynaklanan.