Обнаруженные самые высокоэнергетические гамма-лучи, исходящие от Солнца, не поддаются объяснению

Удивительным образом астрономы недавно обнаружили избыток гамма-лучей с энергией около триллиона электронвольт (ТэВ), исходящих от Солнца. Эта находка озадачила ученых, поскольку ранее считалось, что для испускания столь высокоэнергетических гамма-лучей необходимы редкие обстоятельства. Это открытие ставит под сомнение наше понимание того, как нечто столь мощное может быть произведено такой относительно спокойной звездой среднего возраста, как Солнце.

Понимание гамма-лучей и их обнаружение

Гамма-лучи - это разновидность высокоэнергетического электромагнитного излучения, которое испускается различными небесными объектами, включая сверхновые и области звездообразования. Они имеют самые высокие уровни энергии в электромагнитном спектре и, как известно, опасны для живых организмов. К счастью, земная атмосфера выполняет роль защитного экрана, не позволяя гамма-излучению достигать поверхности Земли.

Для изучения гамма-излучения астрономы используют специализированные спутники, способные регистрировать энергию до 200 млрд. электрон-вольт. Однако для обнаружения гамма-излучения с энергией, превышающей этот диапазон, требуются косвенные методы. Когда высокоэнергетические гамма-лучи попадают в верхние слои атмосферы, они создают каскад частиц и фотонов с меньшей энергией, которые летят в том же направлении. При прохождении этих частиц через воду возникает явление, называемое черенковским излучением, которое можно наблюдать в условиях кромешной темноты.

Астрономы отслеживают это черенковское излучение с помощью нескольких резервуаров с водой, расположенных рядом друг с другом. Если несколько емкостей начинают светиться одновременно, это свидетельствует о наличии гамма-лучевого потока и позволяет ученым определить его энергию и источник.

Удивительное открытие

До сих пор наши знания о высокоэнергетических гамма-лучах были получены главным образом при изучении далеких небесных объектов. Предполагалось, что источником столь мощного гамма-излучения являются экстремальные среды, такие как сверхновые или области звездообразования. Поэтому изучению гамма-излучения, испускаемого нашим Солнцем, уделялось мало внимания.

Однако доктор Мехр Ун Ниса из Мичиганского государственного университета и ее коллеги решили продолжить исследования с помощью Высотной водной черенковской обсерватории (HAWC). К своему изумлению, они обнаружили значительный избыток гамма-излучения в диапазоне ТэВ, исходящего от Солнца. "После изучения данных за шесть лет был обнаружен избыток гамма-излучения", - говорит д-р Ниса. Когда мы впервые увидели его, то подумали: "Мы определенно что-то напутали. Солнце не может быть таким ярким при таких энергиях". HAWC обнаружил в этом диапазоне в семь раз больше излучения, чем по самым высоким оценкам.

Дальнейший анализ подтвердил точность полученных данных. Было установлено, что Солнце испускает гамма-лучи с энергией, приближающейся к 10 ТэВ, хотя никаких признаков излучения выше этого уровня не наблюдалось.

Последствия и будущие исследования

Обнаружение высокоэнергетического гамма-излучения от Солнца ставит под сомнение наше понимание физики звезд. Ранее считалось, что Солнце может производить гамма-излучение в диапазоне ТэВ только при взаимодействии с космическими лучами от более мощных источников. Однако обилие этих гамма-лучей говорит о том, что наша звезда способна генерировать их самостоятельно.

"Солнце оказывается более удивительным, чем мы думали", - заметил д-р Ниса. "Мы думали, что разобрались в этой звезде, но это оказалось не так".

Теперь перед учеными стоит задача разгадать механизмы, лежащие в основе этого явления. Потребуются дальнейшие исследования и наблюдения, чтобы определить, как и почему Солнце испускает столь высокоэнергетичные гамма-лучи и какое влияние они могут оказать на наше понимание эволюции звезд.