Słoneczny rozbłysk radiowy z sygnałem przypominającym bicie serca został zidentyfikowany w atmosferze Słońca, zgodnie z nowym badaniem.
W odkryciach opublikowanych w czasopiśmie Nature Communications międzynarodowy zespół naukowców poinformował o odkryciu lokalizacji źródła sygnału radiowego pochodzącego z rozbłysku słonecznego klasy C znajdującego się ponad 5000 kilometrów nad powierzchnią Słońca.
Naukowcy twierdzą, że wyniki badań mogą pomóc naukowcom lepiej zrozumieć procesy fizyczne stojące za uwalnianiem energii z rozbłysków słonecznych – najpotężniejszych eksplozji w Układzie Słonecznym.
„Odkrycie jest nieoczekiwane” – powiedział Sijie Yu, współautor badania i astronom związany z Centrum Badań Słońca i Ziemi NJIT. „Ten wzór pulsowania jest ważny dla zrozumienia, w jaki sposób energia jest uwalniana i rozpraszana w atmosferze Słońca podczas tych niewiarygodnie potężnych eksplozji na Słońcu. Jednak pochodzenie tych powtarzających się wzorów, zwanych także quasi-okresowymi pulsacjami, od dawna pozostaje tajemnicą i źródłem debaty wśród fizyków słonecznych”.
Słoneczne rozbłyski radiowe to intensywne rozbłyski fal radiowych ze Słońca, które często kojarzone są z rozbłyskami słonecznymi i wiadomo, że zawierają sygnały o powtarzających się wzorach.
Zespół był w stanie odkryć źródło tych sygnałów wzorcowych po przestudiowaniu obserwacji mikrofalowych rozbłysku słonecznego 13 lipca 2017 r., uchwyconych przez radioteleskop NJIT o nazwie Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), który znajduje się w Owens Valley Radio Obserwatorium (OVRO) w pobliżu Big Pine w Kalifornii.
EOVSA rutynowo obserwuje Słońce w szerokim zakresie częstotliwości mikrofalowych od 1 do 18 gigaherców (GHz) i jest wrażliwa na promieniowanie radiowe emitowane przez wysokoenergetyczne elektrony w atmosferze Słońca, które są pobudzane w rozbłyskach słonecznych.
Na podstawie obserwacji rozbłysku przeprowadzonych przez EOVSA, zespół ujawnił rozbłyski radiowe z wzorcem sygnału powtarzającym się co 10-20 sekund, „jak bicie serca”, według głównego autora badań, dr Yuankun Kou. studentka Uniwersytetu Nanjing (NJU).
Zespół zidentyfikował silny sygnał quasi-okresowej pulsacji (QPP) u podstawy arkusza prądu elektrycznego, rozciągający się na ponad 25 000 kilometrów przez obszar rozbłysku jądra erupcji, gdzie przeciwstawne linie pola magnetycznego zbliżają się do siebie, przerywają i ponownie łączą, generując intensywną energię zasilającą erupcję. migotać.
Ale co zaskakujące, Kou mówi, że odkryli drugie bicie serca w rozbłysku.
„Powtarzające się wzorce nie są niczym niezwykłym w przypadku słonecznych rozbłysków radiowych” – powiedział Kou. “Ale ciekawie, istnieje dodatkowe źródło, którego się nie spodziewaliśmy, zlokalizowane wzdłuż rozciągniętej warstwy prądu, które pulsuje w podobny sposób jak główne źródło QPP”.
„Sygnały prawdopodobnie pochodzą z quasi-powtarzalnych połączeń magnetycznych na arkuszu prądu rozbłyskowego” – dodał Yu. „Po raz pierwszy wykryto quasi-okresowy sygnał radiowy znajdujący się w regionie ponownego połączenia. To wykrycie może pomóc nam określić, które z dwóch źródeł spowodowało drugie”.
Wykorzystując unikalne możliwości obrazowania mikrofalowego EOVSA, zespół był w stanie zmierzyć widmo energii elektronów w dwóch źródłach radiowych w tym wydarzeniu.
„Obrazowanie spektralne EOVSA dało nam nową diagnostykę przestrzenną i czasową nietermicznych elektronów rozbłysku.… Stwierdziliśmy, że rozkład elektronów o wysokiej energii w głównym źródle QPP zmienia się w fazie z rozkładem wtórnego źródła QPP w elektronicznym arkuszu prądu” powiedział Bin Chen, profesor fizyki w NJIT i współautor artykułu. „To mocna wskazówka, że dwa źródła QPP są ze sobą ściśle powiązane”.
Kontynuując swoje badania, członkowie zespołu połączyli modelowanie numeryczne 2,5D rozbłysku słonecznego, prowadzone przez drugiego korespondenta autora artykułu i profesora astronomii Xin Chenga z NJU, z obserwacjami emisji miękkiego promieniowania rentgenowskiego z rozbłysków słonecznych obserwowanych przez NOAA Satelita GOES, który mierzy strumienie miękkiego promieniowania rentgenowskiego z atmosfery Słońca w dwóch różnych pasmach energii.
“Chcieliśmy wiedzieć, jak okresowość występuje w bieżącym arkuszu” – powiedział Cheng. „Jaki proces fizyczny napędza okresowość i jak jest on powiązany z tworzeniem się QPP?”
Analiza zespołu wykazała, że w obecnym arkuszu tworzą się wyspy magnetyczne lub struktury przypominające bąbelki, które quasi-okresowo przesuwają się w kierunku obszaru rozbłysków.
„Pojawienie się wysp magnetycznych w długo rozciągniętym arkuszu prądu odgrywa kluczową rolę w dostosowywaniu szybkości uwalniania energii podczas tej erupcji” – wyjaśnił Cheng. „Taki quasi-okresowy proces uwalniania energii prowadzi do powtarzającej się produkcji wysokoenergetycznych elektronów, przejawiających się jako QPP w zakresie fal mikrofalowych i miękkiego promieniowania rentgenowskiego”.
Ostatecznie Yu mówi, że wyniki badania rzucają nowe światło na ważne zjawisko leżące u podstaw procesu ponownego łączenia, który napędza te wybuchowe wydarzenia.
„W końcu ustaliliśmy pochodzenie QPP w rozbłyskach słonecznych w wyniku okresowego ponownego łączenia się w arkuszu prądu rozbłysku.… To badanie skłania do ponownego zbadania interpretacji wcześniej zgłoszonych zdarzeń QPP i ich wpływu na rozbłyski słoneczne”.
Dodatkowymi współautorami artykułu są badacze z NJU Yulei Wang i Mingde Ding, a także Eduard P. Kontar z University of Glasgow. Badania te były wspierane przez granty z National Science Foundation.