Эксперимент «РИМ-ПАМЕЛА»: регистрация космических лучей от солнечных вспышек

     Эксперимент проводится в целях исследования космического пространства, направленного на поиск и изучение антиматерии (антипротонов, позитронов), ядерных и электронных компонентов в первичном космическом излучении. Проведение эксперимента, по замыслу ученых, позволит решить ряд фундаментальных проблем в области космологии (происхождение Вселенной).

      Минимум солнечной активности между 23 и 24 солнечными циклами оказался аномально продолжительным. Это подтверждают измерения потоков солнечного гамма-излучения, солнечных и галактических космических лучей, а также малое число активных областей на Солнце. По мнению некоторых ученых, наступает эпоха нового длительного минимума солнечной активности. Однако с 2010 года число активных регионов, в том числе солнечных пятен, увеличилось, и, как следствие, возросло количество солнечных вспышек с выбросом в межпланетное пространство ускоренных заряженных частиц. Измерения абсолютной величины их потока, состава, а также временных профилей, несомненно, важно для изучения физических процессов, происходящих на Солнце в период перехода к 24-ому циклу своей активности и околоземном космическом пространстве.

      В эксперименте «РИМ-ПАМЕЛА», проводящемся с июня 2006 года по настоящее время на ИСЗ «Ресурс-ДК1», используется магнитный спектрометр «ПАМЕЛА», который позволяет проводить прецизионные измерения потоков заряженных частиц галактического и солнечного космического излучения в широком энергетическом диапазоне (от 100 МэВ до сотен ГэВ) с высоким энергетическим разрешением. Энергетический диапазон регистрации частиц может быть расширен в область низких энергий до 20 МэВ с использованием информации со сцинтилляционного спектрометра «АРИНА», установленного на этом же космическом аппарате. По сравнению с космическими мониторами GOES-13, GOES-15  и другими космическим аппаратами, характеристики спектрометра «ПАМЕЛА» также дают возможность исследовать ядерный и изотопный состав солнечных частиц в высокоэнергетичной части спектра, обеспечивая, тем самым, уникальную информацию о механизмах генерации и ускорения частиц в мощных солнечных вспышках.

     5 марта на Солнце произошла солнечная вспышка класса X1.1, за которой последовала серия более мощных событий. Источником многих из них явилась активная область №1429, показанная на рисунке 1.

Рис.1. Активные области Солнца №1429 (слева) и № 1430 (справа).

    7 марта она произвела мощную  вспышку класса Х5.4, а 9 и 10 марта вспышки классов М6.3 и М8.4. 7-го марта наблюдалась еще одна мощная вспышка класса X1.3 от активной области №1430. В общей сложности со 2 по 8 марта на Солнце зарегистрировано 38 солнечных событий и три крупных корональных выброса масс. 13 марта активная область №1429 вновь испустила вспышку меньшего класса M7.9. Спустя сутки эта область перешла на невидимую сторону солнечного диска. Несколько дней назад оно вновь появилось на видимой стороне, однако, практически «растворившись». Новых сильных солнечных событий от неё не ожидается.

    На рисунке 2 представлены интенсивности протонов с 1 до 15 марта 2012 года при регистрации событий на высоких широтах, где жёсткость геомагнитного обрезания позволяет регистрировать ускоренные во вспышках частицы.

Рис.2. Зависимость интенсивности протонов от времени по данным спектрометров «ПАМЕЛА» и «АРИНА».

     Как видно из рисунка, 7-го марта утром и 13-го марта вечером наблюдаются значительные, на 2-3 порядка, повышения интенсивности протонов по сравнению с периодом до солнечных вспышек. Плато 7-го и 8-го марта связано с регистрацией частиц, ускоренных в двух последовательных вспышках класса Х, произошедших с малым временным интервалом друг от друга, и серии вспышек класса М. Спектр солнечных протонов, измеренный до вспышек и на плато в максимуме вспышки X5.4, показаны на рисунке 3.

Рис.3. Спектр галактических протонов в спокойный период и спектр протонов, ускоренных на Солнце по данным спектрометров «ПАМЕЛА» и «АРИНА».

     В спокойном состоянии измеренная интенсивность протонов определяется только галактической компонентой космических лучей в энергетическом диапазоне спектрометра «ПАМЕЛА» и стационарной солнечной компонентой в диапазоне спектрометра «АРИНА». Результаты показаны чёрными цветом. Вспышечный спектр, показанный на рисунке красным цветом, имеет одностепенной вид, максимальная энергия ускоренных протонов ~500 МэВ.

     Спектрометром «ПАМЕЛА» зарегистрировано возрастание на порядок интенсивности ядер гелия, ускоренных во время солнечных вспышек класса Х5.4 (область №1429) и X1.3 (область №1430). Возрастания потока электронов высоких энергий не обнаружено.

       В настоящее время проводится подробный анализ экспериментальных данных с целью получения состава и детальных энергетических спектров солнечных частиц, что даст новую важную информацию о физических процессах на Солнце, механизмах генерации высокоэнергетичных солнечных космических лучей и их распространении в межпланетном космическом пространстве.

       Полет КА «Ресурс-ДК1» и проведение измерений на магнитном спектрометре «ПАМЕЛА» и спектрометре «АРИНА» продолжаются.

Пресс-служба Роскосмоса

(материалы предоставлены научным руководителем эксперимента А.М.Гальпером)