Novo istraživanje objavljeno u časopisu The Astrophysical Journal donosi inovativan pristup u vizualizaciji Sunca kroz komprimirani 14-godišnji video snimljen u gama zrakama. Otkriveno je nešto neočekivano: umjesto pretpostavljene uniformne raspodjele visokoenergetskih fotona, područja oko polova Sunca mogu postati izrazito svjetlija. Ovaj fenomen, koji pokazuje da sunčev sjaj u gama zrakama postaje dominantan na ekstremnim geografskim širinama, posebno je izražen tijekom vrhunca solarne aktivnosti, kao što je zabilježeno u lipnju 2014. godine.
Istraživanje pod vodstvom Brune Arsiolija s Instituta za astrofiziku i svemirske znanosti (IA) u Portugalu, u suradnji s Fakultetom znanosti Sveučilišta u Lisabonu, moglo bi bitno doprinijeti razumijevanju procesa zbog kojeg Sunce zrači deset puta jače u gama zrakama nego što je to fizičarima dosad bilo poznato. Osim toga, rezultati bi mogli imati značajan utjecaj na prognoziranje svemirskog vremena.
Gama zrake
Gama zrake nastaju u sunčevoj koroni i tijekom solarnih erupcija, ali se emitiraju i izravno s površine Sunca. Bruno Arsioli pojašnjava: “Sunce je bombardirano česticama koje putuju gotovo brzinom svjetlosti, dolazeći iz svih smjerova izvan naše galaksije. Te kozmičke zrake, koje su električki nabijene, odbijaju se od sunčevih magnetskih polja. One koje dođu u kontakt s atmosferom Sunca generiraju ‘kišu’ gama zraka.”
Prethodno se vjerovalo da je vjerojatnost detekcije ovih gama zraka jednaka na svim dijelovima sunčevog diska. Međutim, nalazi ovog istraživanja sugeriraju da kozmičke zrake interagiraju s sunčevim magnetskim poljem na način koji rezultira neuniformnom distribucijom gama zraka po geografskim širinama zvijezde. Arsioli nadalje ističe: “Primijetili smo i razliku u energiji između polarnih regija. Na južnom polu zabilježen je višak emisija fotona veće energije, u rasponu od 20 do 150 GeV, dok je veći dio fotona manje energije detektiran na sjevernom polu.” Za sada znanstvenici nemaju objašnjenje za ovu asimetriju.
U periodu maksimalne solarne aktivnosti, zabilježeno je da gama zrake češće emitiraju s viših geografskih širina, posebno oko solarnih polova tijekom lipnja 2014., kada dolazi do obrata sunčevog magnetskog polja. Ovaj fenomen, koji se događa na vrhuncu svakog 11-godišnjeg solarnog ciklusa, uključuje zamjenu polariteta sunčevog magnetskog dipola.
“Elena Orlando, s University of Trieste, INFN i Stanford University, suautorica studije, ističe: “Otkrili smo rezultate koji dovode u pitanje naše dosadašnje razumijevanje Sunca i njegove okoline. Pokazali smo jasnu korelaciju između asimetrije u emisiji sunčevih gama zraka i promjene sunčevog magnetskog polja, otkrivajući moguću poveznicu između solarne astronomije, fizike čestica i plazma fizike.”
14 godina promatranja
Analiza se temelji na podacima prikupljenim tijekom 14 godina promatranja satelitom Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT), od kolovoza 2008. do siječnja 2022., pokrivajući cijeli solarni ciklus. Jedan od izazova bio je razlikovanje sunčevih emisija od brojnih drugih izvora gama zraka. Arsioli i Orlando razvili su metodologiju koja omogućava integraciju podataka o solarnim gama zrakama unutar vremenskog prozora od 400 do 700 dana, omogućujući preciznije promatranje i analizu.
Ovo istraživanje ne samo da otvara nova pitanja o procesima koji generiraju povećanje gama zraka na polovima Sunca, već i potiče razvoj novih teoretskih pristupa u opisu sunčevih magnetskih polja. Nadalje, moguća povezanost između proizvodnje gama zraka i povećane učestalosti solarnih baklji te promjena u magnetskoj konfiguraciji Sunca mogla bi unaprijediti modele za predviđanje solarnih aktivnosti, ključne za prognoze svemirskog vremena koje štite satelite i komunikacijske mreže na Zemlji.
“Predviđamo novi solarni maksimum u 2024. i 2025., uz nastavak promjene sunčevih magnetskih polova. Do kraja 2025. planiramo revidirati povezanost između promjene magnetskih polja i povećanja emisije gama zraka s polarnih područja,” zaključuje Arsioli. Orlando dodaje: “Otkrili smo ključ za razumijevanje ove zagonetke, što ukazuje na buduće istraživačke smjernice. Od ključne je važnosti da teleskop Fermi nastavi s promatranjem Sunca u nadolazećim godinama.”
Istraživanje gama zraka sa Sunca naglašava potrebu za kontinuiranim nadzorom i predstavlja snažan argument za buduće svemirske misije usmjerene na detaljnije praćenje solarnih aktivnosti u stvarnom vremenu, što bi moglo revolucionarizirati naše razumijevanje Sunca i njegovih dinamičkih procesa.
