Kép jóváírása: NASA
A csillagászok úgy vélik, hogy a Nap a természetes fúziós reakciójának részeként létrehozza és elpusztítja az antianyagot, ám a NASA Reuven Ramaty nagy energiájú napelemes spektroszkópos képalkotó (RHESSI) űrhajójának új megfigyelései új betekintést adtak a folyamatba. Az antianyag a napsütéses fáklyákban képződik, amikor a fáklya által felgyorsított gyorsan mozgó részecskéket a Nap atmoszférájában lassabban mozgó részecskékké összetörik (mindössze egyetlen fáklyában elegendő antianyag jön létre, hogy két évig táplálja az Egyesült Államokat). Meglepő módon az antianyag nem pusztul el azonnal; ehelyett a fáklya továbbviszi a Nap egy másik régiójába, mielőtt elpusztulna.
A legjobban bepillantva, hogy a napsugárzás miként válhat antianyag-gyárrá, váratlan betekintést nyert a hatalmas robbanások működésébe. A megfigyelés felboríthatja az elméleteket arról, hogy a napfény fáklyáknak nevezett robbanások miként hozzák létre és pusztítsák el az antianyagot. Meglepő részleteket adott arról is, hogy miként robbantják fel a szubatomi részecskéket a fénysebesség közelébe.
A napsugárzók a Naprendszer legerősebb robbanásai közé tartoznak; a legnagyobb képes annyi energiát bocsátani ki, mint egy milliárd egy megaton atombomba. Kutatók egy csoportja a NASA Reuven Ramaty nagy energiájú napelemes spektroszkópiás képalkotó (RHESSI) űrhajóját használta, hogy fényképeket készítsen egy 2002. július 23-i napsugárzásról, a flare nagy energiájú röntgen- és gamma-sugárzásának felhasználásával.
"Egy teljesen új színű, az emberi szem számára láthatatlan színű fényképet fényképezünk, tehát meglepetésekre számítunk, és a RHESSI már adott nekünk egy párot" - mondta Dr. Robert Lin, a Fizika Tanszék tanára. a Kaliforniai Egyetemen, a Berkeley-ben, aki a RHESSI kutatója.
A gamma-sugarak és a röntgen a legintenzívebb formák, ahol a gamma-sugárzás részecske a skála tetején több millió-milliárdszor több energiát hordoz, mint a látható fény részecske. Az eredmények a RHESSI megfigyelésről szóló cikksorozat részét képezik, amelyet az Astrophysical Journal Letters október 1-jén tesz közzé.
Az antianyag pusztítja az energiát a normál anyaggal, és arra ösztönzi a tudományos fantasztikus írókat, hogy rendkívül erőteljes forrásként használják fel a csillaghajók meghajtására. A jelenlegi technológia csak kis mennyiségeket hoz létre, általában mérföldes gépekben, amelyek atomok összetörésére szolgálnak, ám a tudósok felfedezték, hogy a 2002. júliusi fáklya fél kiló (körülbelül egy font) antitest anyagot hozott létre, amely elegendő ahhoz, hogy két napig táplálja az Egyesült Államokat. A RHESSI képek és adatok szerint ezt az antianyagot a várhatóan nem pusztították el.
Az antianyagot gyakran a rendes anyag „tükörképének” hívják, mert a rendes anyag részecskéinek minden típusához olyan antianyag-részecske is létrehozható, amely azonos, kivéve az ellenkező elektromos töltést vagy más alapvető tulajdonságokat.
Az antianyag ritka a mai világegyetemben. Azonban létrehozható nagysebességű ütközésekkel a közönséges anyag részecskéi között, amikor az ütközésből származó energia egy része antianyag előállításához kerül. Az antianyag akkor keletkezik fáklyákban, amikor a gyors mozgású részecskék a fáklya felgyorsulásakor a Nap légkörében lassabb részecskékkel ütköznek.
A fáklyaelmélet szerint ezek az ütközések a napsütés viszonylag sűrű területein fordulnak elő, mivel számos ütközés szükséges ahhoz, hogy jelentős mennyiségű antianyag jöjjön létre. A tudósok azt várták, hogy ugyanazon helyek közelében megsemmisülnek az antianyagok, mivel oly sok rendes anyag részecske lehet belemenni. "Az antisztatikumnak nem szabad messze jutnia" - mondta Dr. Gerald Share a washingtoni haditengerészeti kutatólaboratóriumból, a RHESSI által az antisztatikumok július 23-i megsemmisítésével kapcsolatos megfigyelésekről szóló cikk vezető szerzője.
A héj játék kozmikus változatában azonban úgy tűnik, hogy ez a fáklya összekeverte az antianyagot, előállítva egy helyen, és elpusztítva egy másikban. A RHESSI lehetővé tette a legpontosabb elemzést a gammasugárzásról, amelyet akkor bocsátottak ki, amikor az antianyag megsemmisíti a napi légkörben a szokásos anyagot. Az elemzés rámutat arra, hogy a fáklya antianyagát el lehet pusztítani azokban a régiókban, ahol a magas hőmérséklet miatt a részecske sűrűsége 1000-szer alacsonyabb volt, mint ahol az antianyagot létre kellett volna hozni.
Alternatív megoldásként valószínűleg egyáltalán nincs „kagylójáték”, és a fáklyák képesek jelentős mennyiségű antianyag létrehozására kevésbé sűrű területeken, vagy a fáklyák valamilyen módon képesek fenntartani a sűrű területeket a magas hőmérsékletek ellenére, vagy az antianyag „a fuss ”nagy sebességgel, és a nagysebességű teremtés magas hőmérsékleti tartománynak tűnt a csapat szerint.
A napsugárzók képesek a Nap atmoszférájában lévő elektromosan töltött részecskék (elektronok és ionok) a fénysebesség közelébe (kb. 186 000 mérföld / másodperc vagy 300 000 km / sec) robbantani. Az új RHESSI megfigyelés rámutatott, hogy a napsugárzók valahogy szétválogatják a részecskéket, akár tömegük, akár elektromos töltésük alapján, mivel rendkívül nagy sebességre hajtják őket.
"Ez a felfedezés forradalom a napsugárzók megértésében" - mondta Dr. Gordon Hurford a Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen, aki a kutatás tizenöt írásának egyik szerzője.
A napenergia légköre egy elektromosan töltött részecskék (elektronok és ionok) gáza. Mivel ezek a részecskék mágneses erőket éreznek, korlátozottan képesek áramolni a Nap légkörét áthatoló mágneses mezők mentén. Úgy gondolják, hogy a napsugárzások akkor fordulnak elő, amikor a Nap légkörében a mágneses terek elcsavarodnak, és hirtelen új konfigurációba lépnek, például egy gumiszalag megszakad, ha túlfeszítik. Ezt nevezzük mágneses újracsatlakozásnak.
Korábban a tudósok úgy gondolták, hogy a napenergia légkörében lévő részecskék felgyorsulnak, amikor azokat a mágneses mezővel együtt meghúzzák, amikor az új alakra kattint, mint egy csúzli kő. Ha ez egyszerű lenne, az összes részecskét ugyanabba az irányba lőnék le. A RHESSI új megfigyelései azt mutatják, hogy nem így van; a nehezebb részecskék (ionok) más helyre kerülnek, mint a könnyebb részecskék (elektronok).
"Az eredmény ugyanolyan meglepő, mint az aranybányász, aki egy sziklafelületet robbant fel és felfedezi, hogy a robbanás az összes szennyeződést egy irányba, az aranyat pedig egy másik irányba dobta" - mondta Dr. Craig DeForest, a South West Research Inst. Napelemkutatója. Boulder, Colo.
Az a módszer, amellyel a fáklyák a részecskéket tömeg szerint osztályozzák, ismeretlen; a csoport szerint sok lehetséges mechanizmus létezik. Alternatív megoldásként a részecskék az elektromos töltésük alapján osztályozhatók, mivel az ionok pozitív töltésűek és az elektronok negatív töltésűek. Ebben az esetben elektromos mezőt kellene létrehozni a fényjelzőben, mivel a részecskék az elektromos mezőben töltésük szerint különböző irányba mozognak. Mindkét esetben a mágneses újracsatlakozás továbbra is biztosítja az energiát, de a gyorsítási folyamat összetettebb.
A tudósok ennek a meglepő viselkedésnek a vonása az volt, hogy a RHESSI megfigyelése szerint a július 23-i fáklyától származó gamma-sugarak nem ugyanazon helyekből származnak, ahol a röntgen sugárzott, ahogy az elmélet megjósolja. A napfény fáklya elméletei szerint az elektronok és ionok nagy sebességre gyorsulnak a fáklyás során, és lefutják az ív alakú mágneses szerkezeteket. Az elektronok a sűrűbb napfény atmoszférába csapnak be az ívek két lábpontja közelében, és röntgen sugárzást bocsátanak ki, amikor ott elektromosan töltött protonokkal találkoznak, amelyek eltérítik őket. A gammasugarakat ugyanabból a helyről kell kibocsátani, ha a nagysebességű ionok szintén ezekbe a régiókba zuhannak.
Miközben a RHESSI a lábpontokban két röntgenkibocsátó régiót figyelt meg, a várt módon csak egy diffúz gamma-sugárzást észlelt, amely egy másik helyre koncentrálódott, körülbelül 15 000 kilométerre (körülbelül 9300 mérföld) délre a röntgenfelvételektől.
„Minden új felfedezés azt mutatja, hogy csak most kezdjük megérteni, hogy mi történik ezekben a hatalmas robbanásokban.” - mondta Dr. Brian Dennis, a NASA Goddard űrrepülési központjának Greenbelt államból, a RHESSI missziós tudósáért. A RHESSI-t 2002. február 5-én hozták létre, a kaliforniai Berkeley Egyetemen, amely a misszió legtöbb aspektusáért, valamint a NASA Goddardért felelős, a program irányításáért és a műszaki felügyeletért.
Forrás: NASA sajtóközlemény
