Физики NJIT подтвердили механизм генерации гамма-излучения в мощных солнечных вспышках

Физики-солнечники из Центра исследований Солнца и Земли Технологического института Нью-Джерси (NJIT-CSTR) достигли значительного прорыва в понимании наиболее интенсивных явлений на Солнце, окончательно установив источник мощного гамма-излучения, возникающего при сильных солнечных вспышках. Это открытие, опубликованное в журнале «Nature Astronomy», разрешает давнюю научную проблему, связанную с аномальными радиационными сигналами, наблюдавшимися во время таких событий.

В центре внимания оказалось исследование вспышки класса X8.2, произошедшей 10 сентября 2017 года. Анализ данных позволил локализовать в солнечной короне, в так называемой Области интереса 3 (ROI 3), скопление, содержащее триллионы частиц с энергией, достигающей нескольких миллионов электронвольт (МэВ). Эти частицы, движущиеся со скоростями, близкими к световым, обладают энергией, которая в сотни и тысячи раз превосходит энергию типичных частиц, высвобождаемых при солнечных вспышках. Ключевым механизмом генерации гамма-излучения, как установили исследователи, является тормозное излучение (bremsstrahlung), возникающее в результате столкновения этих высокоэнергетических электронов с материалом солнечной атмосферы.

В работе приняли участие ведущие специалисты, включая профессора физики и ведущего автора Грегори Флейшмана, а также Директора EOVSA Бина Ченя, выступившего соавтором. Для получения столь детальных результатов была осуществлена синергия данных от космического гамма-телескопа NASA «Ферми» и наземного радиоинтерферометра NJIT — Расширенного массива Овенс-Вэлли (EOVSA). «Ферми» зафиксировал временную динамику гамма-излучения, в то время как EOVSA предоставил микроволновые изображения, чувствительные к ускоренным электронам.

Данное открытие подтверждает теории о способности Солнца эффективно разгонять заряженные частицы до экстремальных энергий за счет высвобождения накопленной магнитной энергии. По словам Грегори Флейшмана, это научное достижение призвано существенно улучшить существующие модели солнечной активности и, как следствие, повысить точность прогнозирования космической погоды. Актуальность этого улучшения подчеркивается недавними событиями, например, мощным геомагнитным штормом в мае 2024 года, связанным с активной областью NOAA 13664.

Следующим критическим шагом для исследователей является различение в этих экстремальных популяциях частиц электронов и позитронов. Для решения этой задачи планируется модернизация EOVSA до конфигурации EOVSA-15, завершение которой ожидается в 2026 году. Эта новая функциональность позволит проводить измерения поляризации микроволнового излучения, что должно дать окончательный ответ о природе этих высокоэнергетических частиц. Ограничение непрерывного наблюдения, налагаемое 28-дневным вращением Солнца, частично компенсировалось в 2024 году данными, полученными космическим аппаратом ЕКА «Солнечный орбитер» при наблюдении за NOAA 13664.