Гамма-лучи Солнца помогут раскрыть тайну его скрытых магнитных полей

Новое исследование международной команды физиков показало, что высокоэнергетические гамма-лучи могут стать ключом к разгадке тайн магнитных полей Солнца.

Исследование, проведенное Китайским университетом Гонконга, Университетом Эксетера и Амстердамским университетом, пришло к выводу, что тераэлектронвольтные (ТэВ) гамма-лучи, которые можно наблюдать с помощью специальных наземных обсерваторий, могут быть результатом взаимодействия магнитного поля с космическими лучами.

Изучая эти ТэВ-лучи, исследователи смогут определить, где расположены магнитные поля. Первые данные свидетельствуют, что они находятся прямо под поверхностью Солнца.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

«Магнитная активность Солнца является движущей силой космической погоды и, как следствие, влияет на наше общество, — говорит профессор Эндрю Хиллиер, один из авторов работы из Эксетера. — Однако невозможно заглянуть под поверхность Солнца, чтобы исследовать его магнитное поле до того, как оно проявится на поверхности. Наше исследование предлагает новый метод использования космических лучей для изучения недр Солнца».

«Это сотрудничество объединило экспертов по физике частиц из Китайского университета Гонконга и Амстердамского университета и специалистов по моделированию магнитных полей из Университета Эксетера для разработки этого нового подхода».

Солнечные гамма-лучи образуются, когда космические лучи — высокоэнергетические частицы, возникающие при гибели звезд в галактике — взаимодействуют с атмосферой Солнца.

Традиционные методы изучения Солнца основаны на видимом свете, рентгеновском или низкоэнергетическом излучении, но недавно Обсерватория Черенкова высоких энергий (HAWC) в Мексике смогла зафиксировать ТэВ гамма-лучи — самое энергичное излучение, когда-либо зарегистрированное от Солнца.

Это означает, что на Солнце должны существовать сильные магнитные поля, перенаправляющие космические лучи, но до сих пор не было ясно, где именно они находятся и как космические лучи проходят через них.

Этой проблемой занялась исследовательская группа под руководством профессора Кенни Нга Чунь-ю из факультета физики Китайского университета Гонконга в сотрудничестве с факультетом физики и астрономии Университета Эксетера и профессором Синъитиро Андо из Амстердамского университета.

В своей статье ученые предполагают, что сильные горизонтальные магнитные поля прямо под поверхностью Солнца (фотосферой), скрытые от прямого наблюдения, могут быть ответственны за этот процесс. Эти поля, известные как внутрисетевые поля, при своем возникновении могут перенаправлять высокоэнергетические космические лучи, что приводит к образованию ТэВ гамма-лучей, наблюдаемых HAWC.

Это открытие не только предлагает решение загадки солнечных гамма-лучей, но и устанавливает гамма-лучи как мощный инструмент для изучения магнитных полей Солнца, дополняющий традиционные методы.

Солнечные магнитные поля управляют солнечным циклом и влияют на такие события, как солнечные вспышки и выбросы корональной массы. Эти явления могут нарушать космическую среду Земли, влияя на спутниковую связь, энергосистемы и космические миссии. Понимание этих магнитных полей является ключевым для улучшения прогнозов космической погоды, защиты технологий и обеспечения безопасности будущих лунных и глубоких космических миссий.

Больше информации: Kenny C. Y. Ng et al, TeV Solar Gamma Rays as a Probe for the Solar Internetwork Magnetic Fields, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/l6qw-8c1h

Источник: University of Exeter