Rzadki izotop helu wykryty w olbrzymiej wyrwie na Słońcu. Jego ilość robi wrażenie

W październiku 2023 r. astronomowie zarejestrowali ogromne ilości helu-3 wydobywającego się z Słońca. To największa ilość tego izotopu, jaką kiedykolwiek zaobserwowano. Po przeprowadzeniu badań, naukowcy ustalili, że źródłem był strumień plazmy z krawędzi dziury koronalnej, będącej częścią rzadkiej erupcji słonecznej zawierającej tylko lżejsze pierwiastki. Wyniki opublikowano w naukowym czasopiśmie "The Astrophysical Journal".

"Ten rzadki izotop, który jest lżejszy od powszechniejszego helu-4 o zaledwie jeden neutron, jest rzadki w naszym Układzie Słonecznym – występuje w stosunku około jednego jonu helu-3 na 2500 jonów helu-4" – wyjaśniał astrofizyk Radoslav Bučík z Southwest Research Institute w USA, którego cytuje portal "Science Alert". Jak dodaje, "strumienie słoneczne wydają się preferencyjnie przyspieszać 3He do dużych prędkości lub energii, prawdopodobnie ze względu na jego unikalny stosunek ładunku do masy".

Hel-4 jest najpowszechniejszym izotopem helu, stanowiącym około jednej czwartej całej normalnej materii we Wszechświecie. Większość helu-3 i helu-4 powstała tuż po Wielkim Wybuchu. Hel-3 jest znacznie mniej obfity, zazwyczaj stanowi około 0,002 proc. wiatru słonecznego. Strumienie słoneczne mogą zwiększyć jego koncentrację do 10 tys. razy w atmosferze słonecznej.

Jednak 24 i 25 października 2023 r. obserwatorium Solar Orbiter ESA i NASA wykryło hel-3 w koncentracjach 180 tys. razy większych niż zwykle, poruszający się z większymi prędkościami niż większość innych materiałów w wypływie. W tych dniach obserwatoria słoneczne zarejestrowały obecność dużej dziury koronalnej na powierzchni Słońca.

Dziury koronalne to tymczasowe obszary w koronie słonecznej, gdzie powstaje luka w polu magnetycznym. Nie są widoczne w świetle widzialnym, ale w obrazach ultrafioletowych i rentgenowskich pojawiają się jako ciemne obszary. Plazma w tych miejscach jest chłodniejsza i mniej gęsta niż otaczający materiał. Z powodu słabszych pól magnetycznych, wiatr słoneczny może łatwiej uciekać, wypychając naładowane cząstki w przestrzeń kosmiczną z dużymi prędkościami.

Na obrzeżach tej konkretnej dziury koronalnej, Bučík i jego zespół zidentyfikowali silnie skupiony strumień plazmy, znany jako strumień słoneczny, jako źródło zdarzenia cząstek słonecznych, które zawierało wysoką obfitość helu-3. "Zaskakująco, siła pola magnetycznego w tym regionie była słaba, bardziej typowa dla spokojnych obszarów słonecznych niż aktywnych regionów" – mówi Bučík. "To odkrycie wspiera wcześniejsze teorie sugerujące, że wzbogacenie helu-3 jest bardziej prawdopodobne w słabo zmagnetyzowanej plazmie, gdzie turbulencje są minimalne."

Co ciekawe, w tym konkretnym strumieniu nie było znacznego wzrostu żelaza, a raczej obfitość pierwiastków takich jak węgiel, azot, krzem i siarka. Od 1999 do 2023 r. zarejestrowano tylko 19 innych zdarzeń cząstek słonecznych o podobnym profilu chemicznym. Możliwe, że takie zdarzenia są rzadkie, lub są dość powszechne, ale zazwyczaj zbyt słabe, byśmy mogli je dostrzec i zmierzyć z Ziemi.

Solar Orbiter znajduje się mniej więcej w połowie drogi między Ziemią a Słońcem, co zapewnia mu wygodną pozycję do uchwycenia wszelkich różnorodnych i tajemniczych wybuchów naszej najbliższej gwiazdy. W swoją daleką podróż wyruszyła 10 lutego 2020. Na orbitę okołosłoneczną wyniosła ją rakieta Atlas V 411, startująca z kosmodromu Cape Canaveral Air Force Station.