В результате анализа данных наблюдений за 14 лет ученые получили единую визуализацию гамма-излучения Солнца. Визуализация показала неравномерность и несимметричность излучения, что противоречит ожидаемым параметрам.
Солнце — один из самых ярких небесных источников гамма-излучения. Главный механизм его появления — столкновения космических лучей с звездой и её магнитным полем. Поскольку лучи прилетают со всех направлений, учёные предполагали равномерность гамма-излучения от Солнца.
Активность нашей звезды циклична, что осложняет изучение её излучения.
Раз в 11 лет Солнце проходит через минимумы и максимумы активности. В период максимума перестраивается полюс его магнитного поля. Для понимания процессов образования гамма-излучения нужно анализировать данные с учетом фаз цикла.
В 2022 году астроном Тим Линден из университета штата Огайо и сослуживцы проанализировалиГамма-данные, собранные обсерваторией «Ферми» с 2008 по 2020 год, охватывают последний 11-летний цикл Солнца. Измерения проводились в диапазоне от 100 мегаэлектронвольт до 100 гигаэлектронвольт. Ученые обнаружили неожиданную отрицательную корреляцию между солнечной активностью и гамма-излучением: больше гамма-лучей исходило от Солнца при его минимальной активности.
Новая работа группы учёных объединила в единую визуализацию данные за четырнадцать лет наблюдений «Ферми» — с августа 2008 года по январь 2022-го. В работе использовалось излучение с энергиями от пяти до 150 гигаэлектронвольт. Результаты. опубликованы в The Astrophysical Journal.
Перед анализом данных астрономы исключили записи о случаях, когда Солнце проходило перед известными препятствиями: галактическим диском, блазарами, достоверных гамма-источниках и гамма-вспышками.
Распределение гамма-излучения неоднородное: полюса зачастую более интенсивны. Между полюсами наблюдается различие.
В районе южного полюса наблюдается превышение потока лучей высокой энергии — фотонов с энергией от 20 до 150 гигаэлектронвольт. Большая часть фотонов с меньшей энергией поступает с северного полюса. объяснилРуководитель исследования — Бруно Арзиоли из Института астрофизики и космических наук Португалии.
Исследование авторов продемонстрировало необходимость учитывать ассиметричные изменения и не полагаться на усреднённые значения по продолжительным временным рядам.
Елена Орландо, соавтор исследования из Стэнфордского университета, отметила: «Мы выявили сильную корреляцию между асимметрией солнечного гамма-излучения и переворотом магнитного поля Солнца. Это указывает на возможную связь между солнечной астрономией, физикой частиц и физикой плазмы».
В 2024-2025 годах Солнце достигнет очередного максимума, полюса снова сместятся. Ученые дополнят свою работу новыми данными. Более глубокое понимание процессов на звезде позволит делать более точные прогнозы космической погоды и лучше защищать инструменты спутников и электронную инфраструктуру Земли. Чем больше данных, тем физики ближе к разгадке того, почему Солнце в гамма-диапазоне светится в десять раз ярче ожидаемого.