Апарат Solar Orbiter простежив надшвидкісні електрони від двох видів спалахів Сонця

Місія Solar Orbiter розділила потік енергійних частинок, викинутих у космос Сонцем, на дві групи, простеживши кожну з них до різних видів спалахів нашої зорі.

Про це повідомляють в Європейському космічному агентстві (ЄКА), передають OstanniPodii.com.

Сонце є потужним прискорювачем частинок: воно розганяє електрони майже до швидкості світла й викидає їх у космос, заповнюючи Сонячну систему так званими «сонячними енергетичними електронами» (СЕЕ).

Дослідники використали космічний апарат Solar Orbiter для визначення джерела цих енергетичних електронів і для простеження, що ми бачимо в космосі до того, що насправді відбувається на Сонці. Вони виявили два види СЕЕ з чітко відмінними історіями: один пов′язаний з інтенсивними сонячними спалахами (вибухами з менших ділянок поверхні Сонця), а інший — з більшими виверженнями гарячого газу з атмосфери Сонця (відомими як "корональні викиди маси" або КВМ).

«Ми бачимо чітке розмежування між "імпульсивними" подіями, коли енергійні електрони вириваються з поверхні Сонця у вигляді спалахів, та "поступовими" подіями, пов′язаними з більш тривалими КВМ, які вивільняють ширший потік частинок протягом більш тривалого періоду», — каже головний автор дослідження Александер Вармут з Лейбніцького інституту астрофізики в Потсдамі (AIP), Німеччина.

Хоча вчені знали про існування двох типів подій СЕЕ, Solar Orbiter зміг виміряти велику кількість подій і подивитися на Сонце набагато ближче, ніж інші місії, щоб виявити, як вони утворюються та залишають поверхню нашої зорі.

«Ми змогли ідентифікувати та зрозуміти ці дві групи лише завдяки спостереженню сотень подій на різних відстанях від Сонця за допомогою декількох інструментів — це може зробити лише Solar Orbiter», — додає Вармут. «Наблизившись так близько до нашої зорі, ми змогли виміряти частинки в "незайманому" ранньому стані та, таким чином, точно визначити час і місце їхнього виникнення на Сонці».

Це дослідження, результати якого були опубліковані в журналі Astronomy & Astrophysics, є найповнішим на сьогодні з подій СЕЕ та створює каталог, який буде поповнюватися протягом усього терміну експлуатації Solar Orbiter. У ньому було використано вісім з десяти інструментів Solar Orbiter для спостереження за більш ніж 300 подіями в період з листопада 2020 року по грудень 2022 року.

«Це перший випадок, коли ми чітко побачили зв′язок між енергійними електронами в космосі та їхніми джерелами, що відбуваються на Сонці», — додає співавтор Фредерік Шуллер, також з AIP.

«Ми виміряли частинки на місці, тобто Solar Orbiter фактично пролетів через потоки електронів, використовуючи детектор енергійних частинок зонда, одночасно використовуючи інші прилади космічного апарата для спостереження за тим, що відбувалося на Сонці. Ми також зібрали інформацію про космічне середовище між Сонцем і космічним апаратом».

Дослідники виявили події СЕЕ на різних відстанях від Сонця. Це дозволило їм вивчити, як поводяться електрони під час руху по Сонячній системі, давши відповідь на давнє питання про ці енергійні частинки.

Коли ми бачимо спалах або КВМ, часто спостерігається очевидна затримка між тим, що ми бачимо на Сонці, і вивільненням енергійних електронів у космос. В екстремальних випадках частинки, здається, вилітають лише через кілька годин. Чому?

«Виявляється, що це принаймні частково пов′язано з тим, як електрони рухаються в космосі — це може бути затримка у вивільненні, але також і затримка у виявленні», — каже співавторка та наукова співробітниця ЄКА Лаура Родрігес-Гарсія. «Електрони стикаються з турбулентністю, розсіюються в різних напрямках тощо, тому ми не бачимо їх одразу. Ці ефекти посилюються, коли ви віддаляєтеся від Сонця».

Простір між Сонцем і планетами Сонячної системи не порожній. Вітер заряджених частинок постійно витікає з Сонця, тягнучи за собою магнітне поле Сонця. Він заповнює простір і впливає на те, як рухаються енергійні електрони; замість того, щоб рухатися куди завгодно, вони обмежені, розсіюються та порушуються цим вітром і його магнетизмом.

Дослідження відповідає важливій меті Solar Orbiter: безперервно спостерігати за нашою зорею та її оточенням, щоб відстежувати викинуті частинки до їхніх джерел на Сонці.

«Завдяки Solar Orbiter ми дізнаємося про нашу зорю більше, ніж будь-коли», — каже Даніель Мюллер, науковий співробітник проєкту ЄКА Solar Orbiter. «Протягом перших п′яти років у космосі Solar Orbiter спостерігав безліч подій, пов′язаних із сонячними енергійними електронами. В результаті ми змогли провести детальний аналіз і зібрати унікальну базу даних для вивчення світовою спільнотою».

Отримані висновки мають вирішальне значення для нашого розуміння космічної погоди, де точне прогнозування є необхідним для забезпечення працездатності та безпеки наших космічних апаратів. Один із двох видів СЕЕ-подій є більш важливим для космічної погоди: той, що пов′язаний із КВМ, які, як правило, містять більше високоенергетичних частинок і тому загрожують набагато більшою шкодою. З огляду на це, здатність розрізняти два типи енергетичних електронів є надзвичайно важливою для нашого прогнозування.

«Такі знання, отримані завдяки Solar Orbiter, допоможуть захистити інші космічні апарати в майбутньому, дозволяючи нам краще зрозуміти енергетичні частинки від Сонця, які загрожують нашим астронавтам і супутникам», – додає Даніель. «Це дослідження є чудовим прикладом сили співпраці – воно стало можливим лише завдяки об′єднанню досвіду та командній роботі європейських вчених, команд з різних держав-членів ЄКА та колег із США».

Solar Orbiter — це космічна місія міжнародної співпраці між ЄКА та NASA, що здійснюється ЄКА.

• Сонце