Forskare upptäcker superhögenergigammastrålar som kommer från solen

By | August 10, 2023

Forskare har upptäckt ett dramatiskt överskott av gammastrålar som strålar ut från solen, vilket representerar de högsta energiljusemissionerna som någonsin upptäckts från jordens stjärna.

“Solen är mer överraskande än vi trodde”, säger postdoktoral forskarassistent Mehr Un Nisa vid Michigan State University, som arbetade på den nya studien publicerad i tidskriften Physical Review Letters. “Vi trodde att vi hade upptäckt den här stjärnan, men så är inte fallet.”

Den oväntade upptäckten gjordes av forskare som analyserade sex års observationer som fångats av High-Altitude Water Cherenkov Observatory, även känt som HAWC, som vaksamt har övervakat gammastrålning sedan det avslutades i mars 2015.

HAWC-data avslöjade att vår sol kan skapa ett dramatiskt överskott av superenergetiska gammastrålar som sträcker sig utöver vad nuvarande modeller av vår sols beteende kan förklara. För sammanhanget bär det synliga ljuset som sänds ut av vår sol som ett resultat av kärnfusionsreaktionen i dess centrum energi som motsvarar en elektronvolt.

De gammastrålar som upptäckts av HAWC registrerade dock allt från en biljon till nästan 10 biljoner elektronvalv. Enligt Michigan State University-utgåvan gör detta gammastrålar till “det högsta energiljuset som någonsin observerats från solen.”

“Efter att ha analyserat sex års data, uppstod detta överskott av gammastrålar”, förklarade Nisa. “När vi såg det första gången tänkte vi: ‘Vi har definitivt skruvat ihop. Solen kan inte vara lika ljus med dessa energier.’ ”

En betydande del av gammastrålningen som produceras av solen skapas när vår stjärnas atmosfär träffas av laddade partiklar som kallas kosmiska strålar.. Dessa högenergipartiklar skapas under katastrofala händelser som inträffar långt utanför vårt solsystems gränser, såsom en stjärnas död i en dramatisk supernova eller som en biprodukt av ett festligt svart hål.

När de avleds tillbaka till rymden av solens magnetfält interagerar kosmiska strålar med gaser i stjärnatmosfären, vilket utlöser skapandet av solgammastrålar, av vilka en del absorberas av jordens täta atmosfär.

2011 avslöjade NASA:s Fermi-teleskop att solen kunde producera extremt energiska gammastrålar och att stjärnan skapade ungefär sju gånger så många av dem som förväntat baserat på tidigare uppskattningar. Enligt Michigan State University begränsades dock Fermi-teleskopets upptäckter av kapaciteten hos dess gammastrålningsdetektor, som bara kunde spåra partiklar med energier upp till 200 miljarder elektronvolt.

HAWC har dock inga sådana begränsningar och kan detektera gammastrålar som bär energin av biljoner elektronvolt. Beläget på 13 000 fot över havet, inbäddat mellan topparna på två vilande vulkaner nära Puebla, Mexiko, är HAWC så långt borta från ett konventionellt teleskop som det bara blir, estetiskt sett.

Det har inte den cylindriska designen som det ärevördiga rymdteleskopet Hubble, och det har inte heller de origamiliknande guldspeglarna och reflektorerna från NASA:s James Webb-rymdteleskop. Istället består HAWC av en samling av 300 vattentankar fyllda med cirka 60 000 ton renat vatten..

När gammastrålar träffar jordens atmosfär bryts de upp i fragment av ljus och lågenergipartiklar som tillsammans kallas “luftduschar”. Vid kontakt med vattentankarna skapar partiklarna ljus i form av Cherenkov-strålning, som sedan detekteras av HAWC:s instrument.

Tillsammans med insamling av läsningar om gammastrålningens otroligt energiska natur, avslöjade HAWC-data också att de tenderar att inträffa när solen går igenom en relativt vilande fas av sin 11-åriga aktivitetscykel. I framtiden kommer forskare att försöka ta itu med frågan om hur solens magnetfält formar interaktioner med kosmiska strålar, vilket ger upphov till högenergiska gammastrålar.

“Detta visar att HAWC ökar vår kunskap om vår galax vid högre energier och öppnar upp frågor om vår egen sol”, säger Nisa, en av nästan 100 forskare som bidragit till tidningen. “Det får oss att se saker i ett annat ljus. Bokstavligen.”

Bildkredit: NASA/SDO

Anthony är en frilansande bidragsgivare som täcker nyheter om vetenskap och videospel för IGN. Han har över åtta års erfarenhet av banbrytande utveckling inom olika vetenskapliga områden och absolut ingen tid för sina sken. Följ honom på Twitter @BeardConGamer