Astronomen gaben kürzlich bekannt, dass zum ersten Mal eine bisher nicht identifizierte Gruppe ultrahochenergetischer Teilchen in der oberen Sonnenatmosphäre identifiziert wurde. Es wird angenommen, dass es die Hauptquelle der Gammastrahlung ist, die die heftigsten Sonneneruptionen auslöst, und eine Antwort auf ein physikalisches Rätsel liefert, das die Sonne seit vielen Jahren plagt. Die relevanten Ergebnisse wurden von einem Team des Center for Solar-Earth Research (NJIT-CSTR) des New Jersey Institute of Technology vervollständigt und in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
Bei der Analyse der Beobachtungsdaten einer Sonneneruption mit einem Intensitätsniveau von 50 % glauben Wissenschaftler, dass diese leicht geladenen Teilchen, wenn sie mit Material in der Sonnenatmosphäre kollidieren, durch den Prozess der „Bremsstrahlung“ intensive Gammastrahlen freisetzen, was die abnormalen Strahlungssignale erklärt, die seit langem bei ähnlichen heftigen Ausbrüchen beobachtet werden.
Um die Quelle der Gammastrahlen genau zu verfolgen, analysierte das Forschungsteam gemeinsam hochenergetische Gammastrahlendaten des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops der NASA und solare Mikrowellenbilddaten des Owens Valley Solar Array (EOVSA) des New Jersey Institute of Technology in Kalifornien, USA. Durch den Vergleich der beiden Datensätze identifizierten sie zusätzlich zu den beiden zuvor untersuchten Bereichen eine dritte „Region of Interest“ (ROI 3), in der Gammastrahlen und Mikrowellensignale räumlich stark zusammenfallen, was auf eine Gruppe abnormaler Partikelgruppen mit Energiespitzen in der Größenordnung von Megaelektronenvolt hinweist.
Anders als bei der Verteilung herkömmlicher, durch Flare-Beschleunigung beschleunigter Elektronen, bei denen die Anzahl umso geringer ist, je höher die Energie ist, wird diese neu entdeckte Teilchenpopulation von hochenergetischen Teilchen und relativ wenigen niederenergetischen Teilchen dominiert und weist sehr einzigartige Eigenschaften des Energiespektrums auf. Durch numerische Modellierung haben die Forscher diese spezielle Energieverteilung direkt mit den beobachteten Gammastrahlen-Spektrallinien abgeglichen und damit weiter bestätigt, dass Bremsstrahlung der Hauptmechanismus ist, durch den diese hochenergetischen Elektronen (oder Positronen) Gammastrahlen erzeugen.
Die Forschung zeigt auch, dass sich dieser Teilchenbeschleunigungs- und Aufenthaltsbereich in der Nähe der Schlüsselzone des schnellen Magnetfeldzerfalls und der starken Teilchenbeschleunigung befindet, was eine starke Beobachtungsunterstützung für die Theorie liefert, dass „Sonneneruptionen geladene Teilchen effizient beschleunigen, indem sie gespeicherte magnetische Energie freisetzen“. Wissenschaftler wiesen darauf hin, dass dieses Ergebnis nicht nur das Verständnis des Strahlungsmechanismus von Sonneneruptionen vertieft, sondern auch den Grundstein für die Erstellung genauerer Modelle für die Sonnenaktivität und das Weltraumwetter legt. Es wird erwartet, dass die potenziellen Auswirkungen starker Sonnenausbrüche auf Raumfahrzeuge, Satelliten und Bodentechnologiesysteme in Zukunft besser beurteilt werden können.
Derzeit ist die Frage unbeantwortet, ob diese extremen Teilchen hauptsächlich aus Elektronen oder Positronen bestehen. Das Forschungsteam gab an, dass durch die Messung der Polarisationseigenschaften der Mikrowellenstrahlung bei ähnlichen Ereignissen in der Zukunft eine Unterscheidung verschiedener Partikeltypen erwartet wird; Das laufende EOVSA-Array-Upgrade-Projekt „EOVSA-15“ wird 15 neue Antennen hinzufügen und Ultrabreitband-Empfangstechnologie einführen, die diese wichtige Beobachtungsfähigkeit voraussichtlich in naher Zukunft bereitstellen wird. Berichten zufolge wurde diese Forschungsarbeit von der National Science Foundation und der NASA finanziert und markiert einen wichtigen Schritt für die Menschheit beim Verständnis der Energiequelle der heftigsten Sonneneruptionen.
Zusammengestellt von /scitechdaily