Vil dette nye solmaksimum løse gåden med solens gammastrålebillede?

Forskere troede, at disse byger havde lige store chancer for at blive set overalt på tværs af solens skive. Hvad dette arbejde antyder er, at kosmiske stråler kan interagere med solens magnetfelt og dermed producere en gammastrålefordeling, der ikke er ensartet på tværs af alle breddegrader af vores stjerne.

"Vi har også opdaget en forskel i energi mellem polerne," tilføjer Bruno Arsioli. "På sydpolen er der et overskud af emissioner af højere energi, af fotoner med 20 til 150 GeV, mens de fleste af de mindre energirige fotoner kommer fra nordpolen." Forskere har endnu ikke en forklaring på denne asymmetri.

I løbet af solaktivitetscyklussens maksimum er det tydeligt, at gammastråler udstråles oftere på højere breddegrader. De var især koncentreret om solpolerne i juni 2014, efter vendingen af ​​solens magnetfelt. Det er, når solens magnetfeltdipol udskifter sine to tegn, et ejendommeligt fænomen, der vides at ske på toppen af ​​solaktiviteten en gang hvert 11. år.

"Vi har fundet resultater, der udfordrer vores nuværende forståelse af solen og dens miljø," siger Elena Orlando, fra University of Trieste, INFN og Stanford University, og medforfatter af denne undersøgelse.

"Vi påviste en stærk korrelation af asymmetrien i solens gammastråleudsendelse sammenfaldende med solens magnetfeltflip, som har afsløret en mulig sammenhæng mellem solastronomi, partikelfysik og plasmafysik."

De anvendte data kom fra 14 års observationer med gammastrålesatellitten Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT), mellem august 2008 og januar 2022. Denne periode dækkede en hel solcyklus, fra et minimum til det næste, med toppen i 2014.

En af udfordringerne var at adskille solemissioner fra de mange andre kilder til gammastråler på baggrundshimlen, krydset af solens tilsyneladende bane. Bruno Arsioli og hans kollega Elena Orlando producerede et værktøj til at integrere alle gammastrålebegivenheder fra solen inden for et vindue af størrelsesordenen 400 til 700 dage, og dette vindue kan glide hen over den 14-årige periode.

Gennem denne visualisering blev øjeblikke af polære udskejelser tydelige, såvel som energiforskellen mellem nord og syd.

"Undersøgelsen af ​​gamma-stråleemissioner fra solen repræsenterer et nyt vindue til at undersøge og forstå de fysiske processer, der sker i vores stjernes atmosfære," siger Arsioli. "Hvad er de processer, der skaber disse overskud ved polerne? Måske er der yderligere mekanismer, der genererer gammastråler, der går ud over samspillet mellem kosmiske stråler og solens overflade."

Men hvis vi holder os til kosmiske stråler, kan de fungere som en sonde af den indre solatmosfære. Analysen af ​​disse Fermi-LAT-observationer motiverer også en ny teoretisk tilgang, der bør overveje en mere detaljeret beskrivelse af solens magnetfelter.

Den mulige sammenhæng mellem solens produktion af gammastråler og dens spektakulære perioder med hyppigere soludbrud og koronale masseudslip, og mellem disse og ændringerne i den magnetiske konfiguration af vores stjerne, kan være med til at forbedre de fysiske modeller, der forudsiger solaktivitet. Disse er grundlaget for rumvejrsudsigter, som er afgørende for at beskytte instrumenter på satellitter i rummet og telekommunikation og anden elektronisk infrastruktur på Jorden.

"I 2024 og det næste år vil vi opleve et nyt solmaksimum, og endnu en inversion af solens magnetiske poler er allerede begyndt. Vi forventer inden udgangen af ​​2025 at revurdere, om inversionen af ​​magnetfelterne efterfølges af et overskud i gammastråler fra polerne," siger Bruno Arsioli.

Elena Orlando tilføjer:"Vi har fundet nøglen til at låse op for dette mysterium, som foreslår de fremtidige retninger, der bør tages. Det er grundlæggende, at Fermi-teleskopet vil fungere og observere solen i de kommende år."

Men solens gammastråler vil sandsynligvis have mere at afsløre og kræve yderligere opmærksomhed. Denne undersøgelse vil styrke det videnskabelige argument for kontinuerlig overvågning af solen af ​​den næste generation af rumobservatorier for gammastråler.

"Hvis det fastslås, at høje energiudledninger virkelig bærer information om solaktiviteten, så bør den næste mission planlægges for at levere realtidsdata om gammastråleemissioner fra solen," siger Arsioli.

Flere oplysninger: Yet Another Sunshine Mystery:Unexpected Asymmetry in GeV Emission from the Solar Disk, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1bd2

Journaloplysninger: Astrofysisk tidsskrift

Leveret af University of Lisbon