Солнце излучает свет с более высокой энергией, чем считалось возможным

Ученые обнаружили, что Солнце излучает свет более высокой энергии, чем считалось ранее. Используя необычный тип телескопа - Высотную водную обсерваторию (HAWC), исследователи обнаружили гамма-лучи с энергией более 1 тераэлектронвольт (ТэВ), что по крайней мере в пять раз превышает ранее известные энергии.

Солнце излучает свет в широком спектре энергий - от инфракрасного до видимого и ультрафиолетового. Предполагалось, что Солнце может генерировать гамма-лучи - наиболее энергичную форму электромагнитного излучения - в результате взаимодействия с космическими лучами из далеких источников, однако считалось, что эти гамма-лучи редко достигают Земли и поэтому остаются незамеченными.

Однако в 2011 году гамма-телескопу НАСА Fermi удалось обнаружить эти неуловимые гамма-лучи. За прошедшие годы было замечено, что Солнце производит примерно в семь раз больше гамма-лучей, чем первоначально предсказывалось, причем их энергия достигает 200 гигаэлектронвольт (ГэВ) - верхнего предела возможностей "Ферми". Для более глубокого изучения этого явления ученые обратились к прибору HAWC, известному своей чувствительностью, выходящей за пределы возможностей "Ферми".

В отличие от обычных телескопов, HAWC представляет собой серию из 300 больших резервуаров, каждый из которых заполнен 200 тоннами воды. При взаимодействии гамма-лучей с молекулами в атмосфере Земли образуется каскад частиц более низкой энергии, которые затем взаимодействуют с молекулами воды в резервуарах. Чувствительные приборы отслеживают эти взаимодействия, что позволяет ученым рассчитать энергию исходного гамма-излучения.

Проанализировав данные HAWC, собранные в период с 2015 по 2021 год, ученые сделали удивительное открытие: Солнце производит гамма-лучи с энергией, значительно превышающей ту, что была обнаружена Ферми. Некоторые из этих гамма-лучей достигали энергий порядка ТэВ, а отдельные всплески почти достигали 10 ТэВ.

"Сначала мы были уверены, что совершили ошибку, когда после анализа шестилетних данных увидели такое превышение гамма-излучения. Мы не могли поверить, что Солнце может испускать такую энергию, - поделился Мехр Ун Ниса, автор-корреспондент исследования.

Огромный объем данных, собранных за эти шесть лет, подтвердил, что высокоэнергетическое гамма-излучение Солнца действительно существует. Однако точный механизм их возникновения остается загадкой. Исследовательская группа намерена продолжить изучение того, как Солнце достигает таких высоких энергий и играет ли в этом явлении роль магнитное поле Солнца.

Это новаторское исследование, проливающее новый свет на излучение Солнцем гамма-лучей, было опубликовано в журнале Physical Review Letters.