Аппарат Solar Orbiter проследил сверхскоростные электроны от двух видов вспышек Солнца

Миссия Solar Orbiter разделила поток энергичных частиц, выброшенных в космос Солнцем, на две группы, проследив каждую из них до разных видов вспышек нашей звезды.

Об этом сообщают в Европейском космическом агентстве (ЕКА), передают OstanniPodii.com.

Солнце является мощным ускорителем частиц: оно разгоняет электроны почти до скорости света и выбрасывает их в космос, заполняя Солнечную систему так называемыми «солнечными энергетическими электронами» (СЭЭ).

Исследователи использовали космический аппарат Solar Orbiter для определения источника этих энергетических электронов и для прослеживания того, что мы видим в космосе до того, что на самом деле происходит на Солнце. Они обнаружили два вида СЭЭ с четко различимыми историями: один связан с интенсивными солнечными вспышками (взрывами с меньших участков поверхности Солнца), а другой — с более крупными извержениями горячего газа из атмосферы Солнца (известными как «корональные выбросы массы» или КВМ).

«Мы видим четкое разграничение между «импульсивными» событиями, когда энергичные электроны вырываются с поверхности Солнца в виде вспышек, и «постепенными» событиями, связанными с более длительными КВМ, которые высвобождают более широкий поток частиц в течение более длительного периода», — говорит главный автор исследования Александер Вармут из Лейбницкого института астрофизики в Потсдаме (AIP), Германия.

Хотя ученые знали о существовании двух типов событий СЭЭ, Solar Orbiter смог измерить большое количество событий и посмотреть на Солнце гораздо ближе, чем другие миссии, чтобы выявить, как они образуются и покидают поверхность нашей звезды.

«Мы смогли идентифицировать и понять эти две группы только благодаря наблюдению сотен событий на разных расстояниях от Солнца с помощью нескольких инструментов — это может сделать только Solar Orbiter», — добавляет Вармут. «Приблизившись так близко к нашей звезде, мы смогли измерить частицы в «нетронутом» раннем состоянии и, таким образом, точно определить время и место их возникновения на Солнце».

Это исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics, является самым полным на сегодняшний день по событиям СЭЭ и создает каталог, который будет пополняться в течение всего срока эксплуатации Solar Orbiter. В нем было использовано восемь из десяти инструментов Solar Orbiter для наблюдения за более чем 300 событиями в период с ноября 2020 года по декабрь 2022 года.

«Это первый случай, когда мы четко увидели связь между энергичными электронами в космосе и их источниками, происходящими на Солнце», — добавляет соавтор Фредерик Шуллер, также из AIP.

«Мы измерили частицы на месте, то есть Solar Orbiter фактически пролетел через потоки электронов, используя детектор энергичных частиц зонда, одновременно используя другие приборы космического аппарата для наблюдения за тем, что происходило на Солнце. Мы также собрали информацию о космической среде между Солнцем и космическим аппаратом».

Исследователи обнаружили события СЭЭ на разных расстояниях от Солнца. Это позволило им изучить, как ведут себя электроны во время движения по Солнечной системе, дав ответ на давний вопрос об этих энергичных частицах.

Когда мы видим вспышку или КВМ, часто наблюдается очевидная задержка между тем, что мы видим на Солнце, и высвобождением энергичных электронов в космос. В экстремальных случаях частицы, кажется, вылетают только через несколько часов. Почему?

«Оказывается, что это, по крайней мере частично, связано с тем, как электроны движутся в космосе — это может быть задержка в высвобождении, но также и задержка в обнаружении», — говорит соавтор и научный сотрудник ЕКА Лаура Родригес-Гарсия. «Электроны сталкиваются с турбулентностью, рассеиваются в разных направлениях и т. д., поэтому мы не видим их сразу. Эти эффекты усиливаются, когда вы удаляетесь от Солнца».

Пространство между Солнцем и планетами Солнечной системы не пустое. Ветер заряженных частиц постоянно вытекает из Солнца, увлекая за собой магнитное поле Солнца. Он заполняет пространство и влияет на то, как движутся энергичные электроны; вместо того, чтобы двигаться куда угодно, они ограничены, рассеиваются и возмущаются этим ветром и его магнетизмом.

Исследование отвечает важной цели Solar Orbiter: непрерывно наблюдать за нашей звездой и ее окружением, чтобы отслеживать выброшенные частицы до их источников на Солнце.

«Благодаря Solar Orbiter мы узнаем о нашей звезде больше, чем когда-либо», — говорит Даниэль Мюллер, научный сотрудник проекта ЕКА Solar Orbiter. «В течение первых пяти лет в космосе Solar Orbiter наблюдал множество событий, связанных с солнечными энергичными электронами. В результате мы смогли провести детальный анализ и собрать уникальную базу данных для изучения мировым сообществом».

Полученные выводы имеют решающее значение для нашего понимания космической погоды, где точное прогнозирование необходимо для обеспечения работоспособности и безопасности наших космических аппаратов. Один из двух видов СЭЭ-событий является более важным для космической погоды: тот, который связан с КВМ, которые, как правило, содержат больше высокоэнергетических частиц и поэтому угрожают гораздо большим ущербом. Учитывая это, способность различать два типа энергетических электронов чрезвычайно важна для нашего прогнозирования.

«Такие знания, полученные благодаря Solar Orbiter, помогут защитить другие космические аппараты в будущем, позволяя нам лучше понять энергетические частицы от Солнца, которые угрожают нашим астронавтам и спутникам», – добавляет Даниэль. «Это исследование является прекрасным примером силы сотрудничества – оно стало возможным только благодаря объединению опыта и командной работе европейских ученых, команд из разных государств-членов ЕКА и коллег из США».

Solar Orbiter — это космическая миссия международного сотрудничества между ЕКА и NASA, осуществляемая ЕКА.