Астрофизики идентифицировали природу высокоэнергетических частиц, провоцирующих интенсивное гамма-излучение в моменты экстремальной солнечной активности. Исследование сфокусировано на ранее не изученной популяции электронов в солнечной короне, чья энергия достигает нескольких мегаэлектронвольт (МэВ). Данное открытие способно существенно обогатить физические модели солнечных вспышек и повысить точность прогнозирования космической погоды.
Научный коллектив из Центра солнечно-земных исследований Технологического института Нью-Джерси (NJIT-CSTR) детально изучил последствия одного из самых мощных событий текущего солнечного цикла — вспышки класса X8.2, зафиксированной 10 сентября 2017 года. В верхних слоях солнечной атмосферы была обнаружена компактная область, концентрирующая триллионы электронов с энергиями в диапазоне 2–6 МэВ. Примечательно, что энергетические показатели типичных электронов при вспышках на два-три порядка скромнее, хотя они также движутся с релятивистскими скоростями.
Долгое время механизм генерации гамма-излучения МэВ-диапазона при масштабных вспышках оставался предметом дискуссий. Новое исследование доказывает, что этот сигнал обусловлен тормозным излучением — процессом, при котором высокоэнергетические электроны испускают гамма-кванты, сталкиваясь с плотным веществом в солнечной атмосфере.
Ключом к успеху стало объединение данных гамма-телескопа Fermi (GBM) агентства NASA и системы из 15 радиотелескопов Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), расположенной в Калифорнии. Инструмент Fermi позволил отследить временную динамику гамма-всплеска, в то время как массив EOVSA предоставил высокоточные микроволновые карты короны, чувствительные к потокам ускоренных электронов. Синхронизация наблюдений выявила зону в короне, где пространственные координаты микроволнового и гамма-излучения полностью совпадают.
Анализ спектральных характеристик в данной области (обозначенной как ROI 3) показал доминирование аномальной группы электронов, чей энергетический максимум локализован в районе нескольких МэВ. Такое распределение в корне отличается от стандартного поведения частиц при вспышках, когда их плотность стремительно убывает с ростом энергии. Расположение ROI 3 вблизи зон колоссального магнитного пересоединения указывает на фундаментальную роль механизмов перераспределения энергии в короне.
Ученые проанализировали несколько гипотез происхождения этих частиц: от распада радиоактивных ядер до специфических сценариев ускорения. Однако наиболее аргументированным признан вариант эволюционной селекции: менее энергичные электроны быстро растрачивают заряд при столкновениях (примерно за 30 секунд), тогда как высокоэнергетические частицы сохраняют стабильность до двух минут. Это приводит к формированию «усеченного» спектра, который и становится основным источником гамма-фона.
Источник: Fleishman, G.D., et al., Nature Astronomy (2025)
Данная работа является первым прямым наблюдательным свидетельством существования столь мощной электронной популяции в солнечной короне. Понимание физики формирования гамма-излучения критически важно для адекватного моделирования солнечной активности и оценки ее влияния на техносферу Земли.
В ближайшей перспективе исследовательский потенциал будет расширен за счет модернизации массива до конфигурации EOVSA-15. Обновление позволит фиксировать поляризацию излучения, что поможет окончательно установить, состоит ли обнаруженная популяция исключительно из электронов или в процессе задействованы также позитроны.
Источник: iXBT
