Кредит зображення: NASA
Астрономи вважають, що Сонце створює та знищує антиматерію як частину природного процесу реакції синтезу, але нові спостереження космічного корабля сонячного спектроскопічного зображення (RHESSI) Рейвена Раматі (RHESSI) принесли нові уявлення в цей процес. Антиматерія утворюється в сонячних спалах, коли швидкоплинні частинки, прискорені спалахом, розбиваються на повільно рухливі частинки в атмосфері Сонця (достатньо антиматерії створюється всього в одному спалаху, щоб живити США протягом двох років). Дивно, але антиматерія не знищена відразу; натомість його переносять спалахом до іншого регіону Сонця, перш ніж його знищують.
Найкращий погляд на те, як сонячний вибух стає антиматеріальною фабрикою, дав несподіване уявлення про те, як працюють приголомшливі вибухи. Спостереження може засмутити теорії про те, як вибухи, які називаються сонячними спалахами, створюють і знищують антиматерію. Він також дав дивовижні деталі про те, як вони підривають субатомні частинки майже до швидкості світла.
Сонячні спалахи є одними з найпотужніших вибухів у Сонячній системі; найбільший може вивільнити стільки енергії, як мільярд одномегатонних ядерних бомб. Група дослідників використовувала космічний корабель сонячного спектроскопічного знімача (RHESSI) Рейвена Раматі для фотографування сонячної спалаху 23 липня 2002 року, використовуючи високоенергетичні рентгенівські випромінювання та гамма-випромінювання.
"Ми фотографуємо спалахи абсолютно нового кольору, невидимого для людського ока, тому ми очікуємо сюрпризів, і RHESSI вже подарував нам пару", - сказав доктор Роберт Лін, викладач кафедри фізики в Каліфорнійського університету, Берклі, який є головним слідчим RHESSI.
Гамма-і рентгенівські промені - це найенергічніші форми світла, частинка світла гамма-променів знаходиться на вершині шкали, несучи в мільйони в мільярди разів більше енергії, ніж частинка видимого світла. Результати є частиною серії робіт про спостереження RHESSI, які будуть опубліковані в журналах "Астрофізичний журнал" 1 жовтня.
Антиматерія знищує нормальну речовину у спалах енергії, надихаючи письменників наукової фантастики використовувати її як надзвичайно потужне джерело для руху зір. Сучасна технологія створює лише невеликі кількості, як правило, в машинах, що займають довгі милі, для того, щоб разом розбити атоми, але вчені в липні 2002 року створили півкіло (приблизно один фунт) антиматерії, достатню для живлення всього Сполучених Штатів на два дні. Згідно з зображеннями та даними RHESSI, ця антиматерія не була знищена там, де очікувалося.
Антиматерію часто називають «дзеркальним зображенням» звичайної матерії, тому що для кожного типу частинок звичайної речовини може бути створена антиматеріальна частинка, яка є ідентичною, за винятком протилежного електричного заряду або інших основних властивостей.
Антиматерія рідкісна у сучасному Всесвіті. Однак він може бути створений при швидкісних зіткненнях між частинками звичайної речовини, коли частина енергії від зіткнення переходить у виробництво антиматерії. Антиматерія створюється спалахами, коли швидкоплинні частинки, прискорені під час спалаху, стикаються з повільнішими частинками в атмосфері Сонця.
Відповідно до теорії спалаху, ці зіткнення трапляються у відносно щільних областях сонячної атмосфери, оскільки для отримання значної кількості антиматерії потрібно багато зіткнень. Вчені очікували, що антиматія буде знищена поблизу одних і тих же місць, оскільки в неї стільки частинок звичайної речовини. "Антиматерія не повинна далеко виходити", - сказав доктор Джеральд Доля з Військово-морської лабораторії, штат Вашингтон, округ Колумбія, провідний автор статті про спостереження RHESSI про знищення антиматерії у спалах 23 липня.
Однак у космічній версії гри з оболонками виявляється, що цей спалах, можливо, пересунув антиматерію навколо, створивши її в одному місці та знищивши в іншій. RHESSI дозволив найбільш детально проаналізувати на сьогоднішній день гамма-промені, що випромінюються, коли антиматерія знищує звичайну речовину в атмосфері Соня. Аналіз показує, що антиматерія спалаху могла бути знищена в регіонах, де високі температури зробили щільність частинок в 1000 разів нижчою, ніж там, де антиматерія мала бути створена.
Крім того, можливо, взагалі немає «гри в оболонки», і спалахи здатні створити значну кількість антиматерії в менш щільних регіонах, або спалахи якось зможуть підтримувати щільні регіони, незважаючи на високі температури, або антиматерія була створена «на Пробіг ”на високій швидкості, і швидкісне створення створило появу області з високою температурою, повідомляє команда.
Сонячні спалахи також здатні підривати електрично заряджені частинки в атмосфері Сонця (електрони та іони) майже до швидкості світла (близько 186 000 миль в секунду або 300 000 км / сек.). Нове спостереження RHESSI виявило, що сонячні спалахи якимось чином сортують частинки, або за їх масою, або за електричним зарядом, оскільки вони спонукають їх до надвисоких швидкостей.
"Це відкриття є революцією в нашому розумінні сонячних спалахів", - сказав доктор Гордон Харфорд з Каліфорнійського університету, Берклі, який є провідним автором однієї з п’ятнадцяти робіт з цього дослідження.
Сонячна атмосфера - це газ електрично заряджених частинок (електронів та іонів). Оскільки ці частинки відчувають магнітні сили, вони обмежені протікати вздовж магнітних полів, що пронизують атмосферу Сонця. Вважається, що сонячні спалахи трапляються, коли магнітні поля в атмосфері Сонця закручуються і раптом переходять до нової конфігурації, як гумка, що розривається при перенапруженні. Це називається магнітним відновленням.
Раніше вчені вважали, що частинки сонячної атмосфери прискорюються, коли їх перетягують разом із магнітним полем, коли воно вибухає до нової форми, як камінь у рогатці. Однак, якби це було просто, усі частинки вистріляли б в одному напрямку. Нові спостереження RHESSI показують, що це не так; важчі частинки (іони) закінчуються в іншому місці, ніж легші частинки (електрони).
"Результат такий же дивний, як шахтарі, які вибухають обличчя скелі і виявили, що вибух викинув всю бруд в одну сторону, а все золото в інший бік", - сказав доктор Крейг ДеФорест, дослідник сонячної галузі в Південно-Західному дослідницькому інституті. Боулдер, штат Колорада.
Засіб, за допомогою якого спалахи сортують частинки за масою, невідомий; За даними команди, існує багато можливих механізмів. Альтернативно, частинки можуть бути відсортовані за їх електричним зарядом, оскільки іони позитивно заряджені, а електрони - негативно заряджені. Якщо це так, у спалаху доведеться генерувати електричне поле, оскільки частинки рухаються в різному напрямку в електричному полі відповідно до свого заряду. В будь-якому випадку магнітне відновлення все ще забезпечує енергію, але процес прискорення є більш складним.
Підказкою, яка спонукала вчених до цієї дивовижної поведінки, було спостереження RHESSI, що гамма-промені від спалаху 23 липня не випромінювалися з тих же місць, що випромінювали рентгенівські промені, як передбачає теорія. Відповідно до теорій спалаху сонячної енергії, електрони та іони прискорюються до високих швидкостей під час спалаху та йдуть вниз по арковій магнітній структурі. Електрони потрапляють у щільнішу сонячну атмосферу поблизу двох точок дуг, випромінюючи рентгенівські промені, коли вони стикаються з електрично зарядженими протонами, які відхиляють їх. Гамма-промені повинні випромінюватися з тих же місць, коли високошвидкісні іони також врізаються в ці регіони.
Хоча RHESSI спостерігав дві області випромінювання рентгенівських променів у місцях підніжжя, як і очікувалося, він виявив лише дифузне світіння гамма-променів, зосереджене в іншому місці приблизно за 15 000 кілометрів (приблизно 9 300 миль) на південь від рентгенівських ділянок.
"Кожне нове відкриття показує, що ми лише починаємо розуміти, що відбувається в цих гігантських вибухах", - сказав доктор Брайан Денніс з Центру космічних польотів Годдарда NASA, штат Міссурі, штат Місіоніст для RHESSI. RHESSI був запущений 5 лютого 2002 року, в Каліфорнійському університеті, Берклі, відповідальним за більшість аспектів місії, і NASA Goddard, відповідальним за управління програмами та технічний нагляд.
Джерело: News News Release
