Takiego promieniowania gamma nikt się nie spodziewał. A to tylko Słońce

Słońce to gwiazda macierzysta naszego układu planetarnego, a jego promieniowanie jest nam niezbędne do życia. Oferuje ciepło i warunki do fotosyntezy. To jednak tylko część prawdy. Okazuje się, że emituje ono promieniowanie wielokrotnie silniejsze, niż zakładamy.

Promienie słoneczne, które każdy z nas jest w stanie zaobserwować to tylko część promieniowania, które dostarcza nam nasza gwiazda macierzysta. Oprócz fal widzialnych Słońce emituje w kierunku naszej planety także promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe. Najbardziej energetycznym jest jednak promieniowanie gamma, którego detekcja sprawiła, że naukowcy zrozumieli, że nic nie wiedzą. Słońce potrafi być dużo silniejsze niż dotychczas przypuszczano i trudno powiedzieć jak właściwie działa.

Energią promieniowania słonecznego zaskoczyło naukowców obserwatorium HAWC (Hihg – Altitude Water Cherenkov Observatory). Jest to kompleks zbudowany z 300 zbiorników wypełnionych setkami ton wody. Umieszczony na wysokości 3 962 metrów, pomiędzy wierzchołkami meksykańskiego wulkanu Sierra Negra, mierzy sygnały energetyczne promieniowania kosmicznego, w tym pochodzącego ze Słońca promieniowania gamma.

Wyróżnia go przy tym sposób działania. HAWAC na szczególnie duże pole widzenia, ponieważ weryfikuje promieniowanie na podstawie jego śladu. Kiedy promienie gamma zderzają się z ziemską atmosferą, dochodzi do eksplozji cząstek subatomowych i to one są identyfikowane przez obserwatorium. Do tego celu służy umieszczona w zbiornikach obserwatorium woda.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W ten sposób HAWC na przestrzeni sześciu lat (od 2015 do 2022 roku) przyniósł o naukowcom zdumiewające wyniki.  

Promienie gamma, które wielokrotnie rejestrowało HAWC wydzielały energię około 1 biliona elektonowoltów. Dla porównania najwyższym dotychczas opublikowanym wynikiem była detekcja słonecznego promieniowania gamma przez teleskop umieszczony satelicie NASA Fermi GST. W 2011 wykrył on promieniowanie gamma o energii 200 miliardów elektronowoltów. To olbrzymia różnica, a promieniowanie widzialne niesie ze sobą energię zaledwie 1 elektronowolta.

Słonecznej emisji promieniowania gamma nie musimy się obawiać. Skutecznie chroni nas przed nim ziemska atmosfera. Wyniki dostarczone przez HAWC oznaczają jednak, że nasze wyobrażenia o tym jak funkcjonuje Słońce są błędne. Dotychczas astronomowie identyfikowali bowiem promieniowanie gamma jako produkt rozbłysków słonecznych.

Ich nasilenie oznaczało, że cykl słoneczny zbliża się do maksimum aktywności, kiedy Słońce przestaje być spokojną kulą plazmy i staje jasną, wrzącą masą pełną plam słonecznych. Są one bacznie obserwowane, ponieważ mogą wybuchać. Stało się tak choćby w nocy z 5 na 6 sierpnia, kiedy plama AR3386 wyemitowała potężny rozbłysk słoneczny klasy X. Towarzyszył mu CRM (koronalny wyrzut masy), a na Ziemi możemy spodziewać się burzy geomagnetycznej.

Wyniki detekcji promieniowania gamma wykonywanej przez HAWC pochodzą jednak z lat 2015 – 2022. Cykl słoneczny trwa około 11 ziemskich lat, a najbliższe maksimum słoneczne jest prognozowane na 2025 rok (według najnowszych ustaleń może wystąpić wcześniej, bo na przełomie 2023 i 2024 roku). Naukowcy nie mogą być więc pewni swojej dotychczasowej hipotezy. Nie znają przyczyn emisji słonecznego promieniowania gamma. To podważa ich wszystkie ustalenia na temat fizyki Słońca, łącznie z taką oczywistością jak występowanie regularnego cyklu słonecznego.