Миссия под руководством Европейского космического агентства использовала аппарат «Солнечный орбитер» для определения источника сверхэнергичных электронов на Солнце. Происхождение электронов было прослежено до двух событий.
Результаты помогут учёным более точно прогнозировать космическую погоду, чтобы космические аппараты оставались неповреждёнными и работоспособными.
«Знания, полученные с помощью „Солнечного орбитера“, помогут защитить другие космические аппараты в будущем, позволяя нам лучше понять энергетические частицы, исходящие от Солнца, которые угрожают нашим астронавтам и спутникам», — говорит Даниэль Мюллер, научный сотрудник проекта «Солнечный орбитер» в Европейском космическом агентстве.
Как Солнце ускоряет электроны
Солнце ускоряет электроны почти до скорости света, а затем выбрасывает их в космос, создавая солнечные энергичные электроны (СЭЭ). Существует два типа СЭЭ, которые носятся по Солнечной системе.
Один тип образуется во время интенсивных солнечных вспышек — выбросов высокоэнергетического излучения с поверхности Солнца. Другой тип возникает из-за выбросов корональной массы (ВКМ), которые представляют собой более крупные взрывы горячей плазмы и магнитных полей из атмосферы Солнца (короны).
ВКМ, как правило, сопровождаются более высокими энергиями, а значит, и более высокоэнергетическими частицами, которые могут повредить космические аппараты. Поэтому важно понимать, как эти частицы распространяются.
«Мы видим явное различие между „импульсивными“ событиями частиц, когда эти энергичные электроны отрываются от поверхности Солнца в виде солнечных вспышек, и „постепенными“ событиями, связанными с более масштабными ВКМ, которые высвобождают более широкий поток частиц в течение более длительных периодов времени», — говорит Александр Вармут, ведущий автор исследования из Института астрофизики им. Лейбница в Потсдаме, Германия.
Исследование в журнале Astronomy & Astrophysics
Хотя учёные знали о двух типах СЭЭ, исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, предоставило более подробную информацию о том, как солнечные события формируют и выбрасывают их с Солнца.
«Мы смогли идентифицировать и понять эти две группы только путём наблюдения за сотнями событий на разных расстояниях от Солнца с помощью нескольких инструментов — то, что может сделать только „Солнечный орбитер“», — говорит Вармут.
«Солнечный орбитер» был запущен в 2020 году в рамках совместной миссии ЕКА и НАСА для получения детальных снимков Солнца и измерения солнечных ветров.
«За первые пять лет своего пребывания в космосе „Солнечный орбитер“ наблюдал множество событий солнечных энергичных электронов. В результате мы смогли провести детальный анализ и создать уникальную базу данных для изучения мировым сообществом», — говорит Мюллер.
«Солнечный орбитер» приближается к поверхности Солнца на расстояние до 42 миллионов километров, что делает его одним из ближайших спутников Солнца.
«Приближаясь 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», — говорит Вармут.
Вопрос, на который исследование дало ответ
Одним из нерешённых вопросов, на который было направлено исследование, был вопрос о том, почему всегда существует задержка между обнаружением вспышки или ВКМ и последующим выбросом электронов. Предыдущие наблюдения показали, что выброс электронов может занимать часы.
«Оказывается, это связано, по крайней мере частично, с тем, как электроны движутся в космосе — это может быть задержка в выбросе, но также и задержка в обнаружении», — говорит Лаура Родригес-Гарсия, научный сотрудник ЕКА и соавтор исследования.
«Электроны сталкиваются с турбулентностью, рассеиваются в разных направлениях и так далее, поэтому мы не обнаруживаем их сразу. Эти эффекты усиливаются по мере удаления от Солнца».
Хотя вы можете подумать, что между Солнцем и Землёй просто пустое пространство, это не так. Заряженные частицы постоянно устремляются от Солнца, увлекая за собой его магнитное поле в солнечном ветре, который может нарушать движение СЭЭ.
ЕКА планирует запустить миссию Smile в следующем году, чтобы продолжить измерение солнечных ветров и предоставить более подробную информацию о том, как энергичные электроны взаимодействуют с магнитным полем Солнца.
«Благодаря „Солнечному орбитеру“ мы узнаём о нашей звезде лучше, чем когда-либо», — говорит Мюллер.
«Исследование является прекрасным примером силы сотрудничества — это стало возможным благодаря объединённому опыту и командной работе европейских учёных, групп по работе с приборами из разных стран-членов ЕКА и коллег из США».