Jak jsou urychlovány částice ve slunečních erupcích?

V nové studii vědci z New Jersey Institute of Technology (NJIT) přesně lokalizovali, kde sluneční erupce urychluje nabité částice na rychlosti blízké rychlost světla. Využili k tomu pozorování jedné z erupcí kategorie X, tedy té nejsilnější, která nastala roku 2017. Pozorovali ji radioteleskopem Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), který patří právě NJIT. Odhalili vysoce účinný urychlovač částic nalézající se na špičce nejjasnějšího bodu sluneční erupce ve vnější atmosféře Slunce. V tomto místě o objemu asi dvou Zemí, označovaném jako “hrot” erupce, je plazma z jejího okolí přeměňováno na vysoko energetické elektrony. To podle výzkumníků může otevřít nové dveře zkoumání ve vesmíru všudypřítomného urychlování částic.

“Erupce uvolňují svoji energii v mnohem rozsáhlejší oblasti, než bylo předpokládáno v klasických modelech slunečních erupcí. Ačkoli bylo předpokládáno, že se to takto děje, nyní je to poprvé, kdy byla specifikována velikost, tvar a lokace tohoto místa a změřena účinnost přeměny energie na zrychlení částic uvnitř erupce”, objasnil Gregory Fleishman, spoluautor studie. “Původně jsme odhalili magnetickou strukturu tvaru lahve v místě, které obsahuje mnohem více elektronů než kterékoliv jiné místo erupce. S novými měřeními můžeme s větší jistotou říci, že se jedná o urychlovač částic”, doplnil jeho kolega Bin Chen.

Pozoruhodná zobrazovací schopnost teleskopu EOVSA v mikrovlnné části spektra umožnila astronomům změřit energetické spektrum elektronů na stovkách míst této sluneční erupce. Ze získaných spekter vědci sestavili obsáhlou mapu zobrazující vývoj termálního plazmatu erupce sekundu po sekundě. Při tom odhalili tajemnou díru v tomto plazmatu, která se začala vyvíjet na hrotu erupce. S tím, jak termální částice mizely, bylo toto místo hustě zaplňováno netermálními, vysokoenergetickými částicemi.

Analýza tohoto místa odhalila extrémně účinný proces přeměny energie ve slunečním urychlovači částic. Energie se zde přeměňuje s takřka stoprocentní účinností. Konkrétně je velmi rychle uvolňována energie slunečního magnetického pole, jež se vzápětí transformuje na energii kinetickou. Z dat získaných v ultrafialové části spektra vyplývá, že v tomto místě nezůstaly prakticky žádné částice s teplotou menší než několik milionů Kelvinů. To odpovídá měřením teleskopu EOVSA, který zjistil, že všechny částice byly urychleny na netepelné energie vyšší než sto milionů Kelvinů.

Tento výzkum velmi pomůže studiu fundamentálních otázek částicové fyziky, které není možné simulovat na Zemi. Již nyní astronomové z NJIT vyvíjejí nový radioteleskop pro výzkum Slunce, který bude desetkrát větší než ten současný. Vedle částicové fyziky je studieum urychlování slunečních částic také velmi důležité pro zkoumání vlivu těchto částic na Zemi a kosmického počasí jako takového.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] phys.org