С помощью наземных приборов зафиксировали солнечные гамма-фотоны с огромной энергией — почти десять триллионов электронвольт.
Солнце излучает свет в широком диапазоне частот, от радиоволн до рентгена. Более мощные гамма-лучи возникают только во время вспышек или под воздействием космических частиц. Новые наблюдения показали, что Солнце испускает больше таких фотонов, чем предполагалось учеными. Энергия некоторых из них может достигать триллионов электронвольт. Об этом говорится в новой статье. опубликованной в журнале Physical Review Letters.
В глубинах Солнца термоядерные реакции генерируют фотоны различных частот в электромагнитном спектре. Большая часть приходится на видимый свет с энергией около единицы. электронвольтаДля крайне «энергичных» гамма-фотонов (свыше миллиарда электронвольт) производительности Солнца недостаточно. Полагают, что они появляются только при вспышках на звезде или попадании в нее космических частиц с экстремальными скоростями. Зарегистрировать такое слабое излучение почти невозможно.
Первое наблюдение солнечных фотонов с энергией более чем в один миллиард электронвольт. удалосьЛишь в 2011 году с помощью космического гамма-телескопа Fermi. Последующие наблюдения показали, что наша звезда испускает больше гамма-лучей, чем предсказывали расчеты. Но инструменты Fermi не могут регистрировать частицы с энергиями более 200 миллиардов электронвольт. Авторы новой работы использовали наземный инструмент HAWC (Высокогорная водная черенковская обсерватория).
Поверхности земли гамма-лучи не достигают, рассеиваясь в атмосфере. Взаимодействуя с её молекулами, они порождают ливниHAWC обнаруживает их с помощью массивa емкостей, заполненных сверхчистой водой и установленных на высоте почти четыре километра над уровнем моря. Входя в воду, вторичные частицы некоторое время продолжают двигаться в ней быстрее фазовой скорости света. создавая излучениеЭто излучение можно регистрировать с помощью фотоэлементов. По этим вспышкам можно восстановить энергию и направление вторичных частиц, а по ним – характеристики начальных гамма-фотонов.
С 2015 по 2021 год на HAWC проводились наблюдения, после чего физики продолжили анализ и обработку данных. В результате обнаружилось, что некоторые солнечные гамма-фотоны, испущенные без вспышек, могут обладать экстремально большой энергией, почти до десяти триллионов электронвольт. Количество таких частиц оказалось больше предсказываемого теорией. Пояснение этим наблюдениям пока отсутствует. Возможно, гамма-фотоны получают дополнительный импульс благодаря магнитному полю Солнца. Доказать это еще предстоит.