Миссия Solar Orbiter, возглавляемая Европейским космическим агентством, разделила поток энергетических частиц, выброшенных в космос Солнцем, на две группы и проследила каждую из них до разного рода вспышек на нашей звезде.
Солнце — самый мощный ускоритель частиц в Солнечной системе. Оно разгоняет электроны почти до скорости света и выбрасывает их в космос, наполняя Солнечную систему так называемыми солнечными энергитическими электронами (SEE).
Исследователи использовали Solar Orbiter, чтобы точно определить источник этих энергитических электронов и проследить, что мы видим в космосе, до того, что происходит на Солнце.
В статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, они объясняют, что обнаружили два вида SEE с явно разными историями: один связан с интенсивными солнечными вспышками (взрывами на небольших участках поверхности Солнца), а другой — с более крупными извержениями горячего газа из атмосферы Солнца (известными как выбросы корональной массы, или CME).
«Мы видим явное разделение между „импульсивными“ событиями частиц, когда эти энергитические электроны стремительно покидают поверхность Солнца в виде солнечных вспышек, и „постепенными“, связанными с более продолжительными CME, которые высвобождают более широкий поток частиц в течение более длительных периодов времени», — говорит ведущий автор Александр Вармут из Лейбницевского института астрофизики в Потсдаме (AIP), Германия.
Пока учёные знали, что существуют два типа событий SEE, Solar Orbiter смог измерить большое количество событий и приблизиться к Солнцу ближе, чем другие миссии, чтобы показать, как они формируются и покидают поверхность нашей звезды.
«Мы смогли идентифицировать и понять эти две группы, наблюдая за сотнями событий на разных расстояниях от Солнца с помощью нескольких инструментов — то, что может сделать только Solar Orbiter», — добавляет Вармут. «Подойдя так близко к нашей звезде, мы смогли измерить частицы в „первозданном“ раннем состоянии и таким образом точно определить время и место, где они начались на Солнце».
Исследователи обнаружили события SEE на разных расстояниях от Солнца. Это позволило им изучить, как электроны ведут себя во время путешествия по Солнечной системе, ответив на давний вопрос об этих энергитических частицах.
Когда мы наблюдаем вспышку или CME, часто возникает видимая задержка между тем, что мы видим на Солнце, и выбросом энергитических электронов в космос. В крайних случаях кажется, что частицам требуются часы, чтобы покинуть Солнце. Почему?
«Оказывается, это, по крайней мере частично, связано с тем, как электроны путешествуют в пространстве — это может быть задержка в выпуске, но также и задержка в обнаружении», — говорит соавтор и научный сотрудник ЕКА Лаура Родригес-Гарсия. «Электроны сталкиваются с турбулентностью, рассеиваются в разных направлениях и так далее, поэтому мы не замечаем их сразу. Эти эффекты накапливаются по мере удаления от Солнца».
Пространство между Солнцем и планетами Солнечной системы не пусто. Ветер заряженных частиц постоянно исходит от Солнца, увлекая за собой магнитное поле звезды. Он заполняет пространство и влияет на то, как движутся энергитические электроны; вместо того чтобы свободно перемещаться, они ограничены, рассеиваются и возмущаются этим ветром и его магнетизмом.
Исследование выполняет важную задачу Solar Orbiter: непрерывно наблюдать за нашей звездой и её окружением, чтобы отслеживать выброшенные частицы до их источников на Солнце.
«Благодаря Solar Orbiter мы узнаём о нашей звезде лучше, чем когда-либо», — говорит Даниэль Мюллер, научный сотрудник проекта ЕКА по Solar Orbiter. «За первые пять лет своего пребывания в космосе Solar Orbiter наблюдал множество событий с солнечными энергитическими электронами. В результате мы смогли провести детальный анализ и собрать уникальную базу данных для изучения мировым сообществом».
Важно отметить, что это открытие имеет значение для нашего понимания космической погоды, где точное прогнозирование имеет важное значение для обеспечения работы и безопасности наших космических аппаратов. Один из двух видов событий SEE более важен для космической погоды: связанный с CME, которые, как правило, содержат больше частиц высокой энергии и поэтому могут нанести гораздо больший ущерб. Поэтому возможность различать два типа энергитических электронов имеет огромное значение для нашего прогнозирования.
«Такие знания, полученные с помощью Solar Orbiter, помогут защитить другие космические аппараты в будущем, позволяя нам лучше понять энергитические частицы от Солнца, которые угрожают нашим астронавтам и спутникам», — добавляет Даниэль.
«Исследование является действительно отличным примером силы сотрудничества — это стало возможным благодаря объединённому опыту и командной работе европейских учёных, групп по работе с инструментами из разных государств — членов ЕКА и коллег из США».
В будущем миссия ЕКА Vigil станет пионером революционного подхода, впервые введя в эксплуатацию «сторону» Солнца, открывая непрерывный доступ к информации о солнечной активности. Планируемая к запуску в 2031 году, Vigil будет обнаруживать потенциально опасные солнечные события до того, как они станут видны с Земли, предоставляя нам предварительные сведения об их скорости, направлении и вероятности воздействия.
Наше понимание того, как наша планета реагирует на солнечные бури, также будет дополнительно исследовано с запуском миссии ЕКА Smile в следующем году. Smile будет изучать, как Земля выдерживает неустанный «ветер» и спорадические всплески свирепых частиц, выбрасываемых в нашу сторону Солнцем, исследуя, как частицы взаимодействуют с защитным магнитным полем нашей планеты.
Solar Orbiter — это космическая миссия, осуществляемая в рамках международного сотрудничества между ЕКА и НАСА, управляемая ЕКА.