Мы думали, что знаем Солнце по прошествии более четырех миллиардов лет, но оказывается, что оно еще может удивить нас.
Астрономы обнаружили избыточное гамма-излучение с энергией около триллиона электронвольт (ТэВ), исходящего от Солнца. Считалось, что излучение Солнца в столь высоком диапазоне энергий требует довольно редких обстоятельств, поэтому открытие того, насколько такое излучение распространено, заставит пересмотреть представление о том, как можно создать нечто столь мощное.
Атмосфера Земли блокирует гамма-излучение намного выше поверхности, что очень хорошо для нас, иначе рак мог бы быть настолько частым явлением, что мы никогда бы не эволюционировали. Астрономы используют гамма-спутники для наблюдения за лучами с энергией до 200 млрд. электрон-вольт, но они не в состоянии обнаружить ничего выше этого; гамма-излучение самых высоких энергий приходится определять косвенным путем. При попадании в верхние слои атмосферы эти лучи создают поток частиц и фотонов с меньшей энергией, летящих практически в одном направлении. Если эти продукты проходят через воду, то возникает так называемое черенковское излучение — жутковатое свечение, создаваемое частицами внутри материала, которое можно наблюдать в очень темных условиях.
Используя множество резервуаров с водой, расположенных рядом друг с другом, астрономы отслеживают, когда начинает светиться достаточное количество частиц, свидетельствующих о подобном потоке, и определяют энергию и источник гамма-излучения, которое могло бы вызвать этот поток.
Приборов, способных сделать это, не так много, и большинство из них работает только ночью. Поэтому мы больше знаем о гамма-излучении высокой энергии, исходящем от далеких объектов, таких как сверхновые или области звездообразования, чем о гамма-излучении от нашего Солнца.
Это не особенно беспокоило астрономов, поскольку считалось, что такие лучи возникают в экстремальных условиях, а не на относительно спокойной звезде среднего возраста, каковой является наше Солнце. Считалось, что Солнце может производить лучи в диапазоне ТэВ только в том случае, если космический луч из более мощного источника столкнется с протонами на Солнце. астрономы были уверены, что количество таких лучей, испущенных в нашу сторону, очень невелико.
Поэтому, когда доктор Мехр Ун Ниса из Мичиганского государственного университета и его коллеги использовали Высокогорную водную черенковскую обсерваторию (HAWC) для поиска гамма-лучей ТэВ, они были поражены, обнаружив, что мы получаем их в довольно большом количестве.
«После изучения данных за шесть лет был обнаружен избыток гамма-излучения», — говорится в заявлении Ниса. — “Когда мы впервые увидели это, то подумали: «Мы определенно что-то напутали. Солнце не может быть таким ярким при таких энергиях». HAWC обнаружил в семь раз больше, чем самые высокие предположительные оценки для излучения в этом диапазоне.
Дальнейшая работа подтвердила правильность полученных данных. Действительно, Солнце производит даже излучение, приближающееся к 10 ТэВ, выше этих значений излучения пока не обнаружено.
Чтобы понять, насколько мощными являются эти гамма-лучи, вспомним, что фотон красного света имеет энергию около 1,8 эВ, а синего — около 3 эВ. Рентгеновские лучи, используемые для сканирования ваших костей в больнице, имеют энергию 40 000 эВ, а при ядерном взрыве гамма-излучение может достигать нескольких миллионов эВ. Но 10 триллионов электронвольт — это совсем другая шкала.
«Солнце оказывается более удивительным, чем мы думали», — говорит Ниса. — «Мы думали, что разобрались в нашем светиле, но это не так».
Пока у команды нет объяснения того, какие силы внутри Солнца могут порождать такое количество высокоэнергетических частиц.
Благодаря блокирующему действию атмосферы мы можем не беспокоиться о биологических последствиях этих гамма-лучей, но оценки опасности для космонавтов во время длительных полетов могут потребовать корректировки.
Сообщение обо всех этих солнечных гамма-лучах с энергией ТэВ опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Читайте также: Какого цвета Солнце? Простой вопрос со сложными ответами