Credit de imagine: NASA
Astronomii sunt de părere că Soarele creează și distruge antimateria ca parte a procesului său natural de reacție de fuziune, dar noi observații ale navei spațiale cu energie solară (RHESSI) de la NASA Reuven Ramaty High Energy Spectroscopic Imaging au adus noi informații despre acest proces. Antimateria se formează în raze solare atunci când particulele cu mișcare rapidă accelerate de flacără sunt spulberate în particule cu mișcare mai lentă în atmosfera Soarelui (suficientă antimaterie este creată într-o singură flacără pentru a alimenta Statele Unite timp de doi ani). În mod surprinzător, antimateria nu este distrusă imediat; în schimb, este transportată de flacără către o altă regiune a Soarelui înainte de a fi distrusă.
Cel mai bun aspect încă asupra modului în care o explozie solară devine o fabrică de antimaterie a oferit informații neașteptate asupra funcționării exploziilor extraordinare. Observația poate supăra teorii despre modul în care exploziile, numite rafale solare, creează și distrug antimateria. De asemenea, a dat detalii surprinzătoare despre modul în care acestea aruncă particulele subatomice până la aproape viteza luminii.
Flacarile solare sunt printre cele mai puternice explozii din sistemul solar; cea mai mare poate elibera cât mai multă energie ca un miliard de bombe nucleare de un megaton. O echipă de cercetători a folosit navele spațiale RUESSI Imagini Spectroscopice (RHESSI) de la NASA, pentru a face fotografii unei raze solare, la 23 iulie 2002, folosind razele X de înaltă energie și radiațiile gamma.
„Facem imagini cu flăcări într-o culoare complet nouă, una invizibilă pentru ochiul uman, așa că ne așteptăm surprize, iar RHESSI ne-a oferit deja un cuplu”, a spus dr. Robert Lin, membru al facultății în Departamentul de Fizică la Universitatea din California, Berkeley, care este investigatorul principal pentru RHESSI.
Razele gamma și razele X sunt cele mai energice forme de lumină, cu o particulă de lumină cu raze gamma în vârful scării care transportă milioane de miliarde de ori mai multă energie decât o particulă de lumină vizibilă. Rezultatele fac parte dintr-o serie de lucrări despre observația RHESSI care urmează să fie publicate în Astrophysical Journal Letters 1 octombrie.
Antimateria anihilează materia normală într-o explozie de energie, inspirându-i pe scriitorii de ficțiune științifică să o folosească ca o sursă extrem de puternică pentru a propulsa navele navelor. Tehnologia actuală creează doar cantități minute, de obicei în mașini lungi de kilometri, folosite pentru a sparge atomii împreună, dar oamenii de știință au descoperit că flacara din iulie 2002 a creat o jumătate de kilogram (aproximativ o kilogramă) de antimaterie, suficient pentru a alimenta întreaga SUA timp de două zile. Conform imaginilor și datelor RHESSI, această antimaterie nu a fost distrusă unde se aștepta.
Antimateria este adesea numită „imaginea în oglindă” a materiei obișnuite, deoarece pentru fiecare tip de particule obișnuite de materie, se poate crea o particulă antimaterie care este identică, cu excepția unei încărcări electrice opuse sau a altor proprietăți fundamentale.
Antimateria este rară în universul actual. Cu toate acestea, poate fi creat în coliziuni de mare viteză între particule de materie obișnuită, atunci când o parte din energia provenită din coliziune trece în producția de antimaterie. Antimateria este creată în flăcări atunci când particulele cu mișcare rapidă accelerate în timpul flăcării se ciocnesc cu particule mai lente din atmosfera Soarelui.
Conform teoriei flăcărilor, aceste coliziuni se petrec în regiuni relativ dense ale atmosferei solare, deoarece multe coliziuni sunt necesare pentru a produce cantități semnificative de antimaterie. Oamenii de știință se așteptau ca antimateria să fie anihilată aproape de aceleași locuri, din moment ce există atât de multe particule de materie obișnuită. "Antimateria nu ar trebui să ajungă departe", a spus dr. Gerald Share, de la Naval Research Laborator, Washington, D.C., autorul principal al unei lucrări despre observațiile RHESSI despre distrugerea antimateriei în flagelul din 23 iulie.
Cu toate acestea, într-o versiune cosmică a jocului de coajă, se pare că această flacără ar fi putut agita antimateria în jur, producând-o într-o locație și distrugând-o în alta. RHESSI a permis analiza cea mai detaliată până în prezent a razelor gamma emise atunci când antimateria anihilează materia obișnuită în atmosfera solară. Analiza indică faptul că antimateria flăcării ar fi putut fi distrusă în regiunile în care temperaturile ridicate au făcut ca densitatea particulelor să fie de 1.000 de ori mai mică decât cea în care ar fi trebuit creată antimateria.
În mod alternativ, poate că nu există deloc „joc de coajă”, iar flacarile sunt capabile să creeze cantități semnificative de antimaterie în regiuni mai puțin dense, sau, cumva, rafalele pot fi capabile să mențină regiuni dense, în ciuda temperaturilor ridicate, sau antimateria a fost creată „pe alerga ”la viteze mari, iar crearea de viteză mare a dat aspectul unei regiuni cu temperaturi ridicate, potrivit echipei.
Lumini solare sunt, de asemenea, capabile să explodeze particule încărcate electric în atmosfera Soarelui (electroni și ioni) până la aproape viteza luminii (aproximativ 186.000 mile pe secundă sau 300.000 km / sec.). Noua observație RHESSI a dezvăluit că flarele solare sortează cumva particulele, fie prin masa lor, fie prin încărcarea electrică, deoarece le propulsează la viteze ultra-mari.
„Această descoperire este o revoluție în înțelegerea noastră a focurilor solare”, a spus dr. Gordon Hurford de la Universitatea din California, Berkeley, care este autorul principal al unuia din cincisprezece lucrări ale acestei cercetări.
Atmosfera solară este un gaz de particule încărcate electric (electroni și ioni). Deoarece aceste particule simt forțe magnetice, ele sunt constrânse să curgă de-a lungul câmpurilor magnetice care pătrund în atmosfera Soarelui. Se crede că rafalele solare se întâmplă atunci când câmpurile magnetice din atmosfera Soarelui se răsucesc și se prind brusc la o configurație nouă, precum o bandă de cauciuc care se sparge atunci când este supraestimată. Aceasta se numește reconectare magnetică.
Anterior, oamenii de știință credeau că particulele din atmosfera solară erau accelerate atunci când erau târâte împreună cu câmpul magnetic, în timp ce se prindea spre o nouă formă, precum o piatră dintr-un slingshot. Cu toate acestea, dacă ar fi acest lucru simplu, toate particulele ar fi împușcate în aceeași direcție. Noile observații din RHESSI arată că nu este așa; particulele mai grele (ioni) sfârșesc într-o altă locație decât particulele mai ușoare (electroni).
„Rezultatul este la fel de surprinzător ca minerii de aur, care explodează o față de stâncă și descoperă că explozia aruncă toată murdăria într-o direcție și tot aurul într-o altă direcție”, a spus dr. Craig DeForest, cercetător solar la South West Research Inst. Boulder, Colo.
Mijloacele prin care eșirile sortează particulele în funcție de masă nu sunt cunoscute; în conformitate cu echipa, există multe mecanisme posibile. În mod alternativ, particulele ar putea fi sortate după sarcina lor electrică, deoarece ionii sunt încărcați pozitiv și electronii încărcați negativ. În acest caz, un câmp electric ar trebui să fie generat în flăcări, deoarece particulele se deplasează în direcții diferite într-un câmp electric în funcție de sarcina lor. În ambele cazuri, reconectarea magnetică asigură încă energia, dar procesul de accelerare este mai complex.
Indiciul care i-a atras pe oamenii de știință în fața acestui comportament surprinzător a fost observația RHESSI conform căreia razele gamma de la flacăra din 23 iulie nu au fost emise din aceleași locații care emit radiațiile X, așa cum prevede teoria. Conform teoriilor de flacără solară, electronii și ionii sunt accelerate la viteze mari în timpul flăcării și coborârea structurilor magnetice în formă de arc. Electronii se trântesc în atmosfera solară mai densă, lângă cele două puncte de picioare ale arcadelor, emit radiații X atunci când se întâlnesc protoni încărcați electric, care îi deviază. Razele gama trebuie emise din aceleași locații atunci când ionii de mare viteză se prăbușesc și în aceste regiuni.
În timp ce RHESSI a observat două regiuni emițătoare de raze X la punctele de jos, așa cum era de așteptat, a detectat doar o strălucire de raze gamma difuză, centrată într-o locație diferită, la aproximativ 15.000 de kilometri (aproximativ 9.300 mile) la sud de siturile cu raze X.
„Fiecare nouă descoperire arată că începem doar să înțelegem ce se întâmplă în aceste explozii gigantice”, a spus dr. Brian Dennis, de la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA, Greenbelt, Md., Care este știința misiunii pentru RHESSI. RHESSI a fost lansat pe 5 februarie 2002, cu Universitatea din California, Berkeley, responsabilă pentru cele mai multe aspecte ale misiunii și NASA Goddard responsabilă de managementul programului și supravegherea tehnică.
Sursa: Comunicat de presă al NASA
