На этой диаграмме показаны положения отдельных космических аппаратов, а также Земли и Марса во время солнечной вспышки 17 апреля 2021 года. Солнце находится в центре. Черная стрелка показывает направление начальной солнечной вспышки. Несколько космических аппаратов обнаружили частицы солнечной энергии (SEP) на расстоянии более 210 градусов вокруг Солнца (область, заштрихованная синим). 1 кредит
17 апреля 2021 года был таким же днем на Солнце, пока не вспыхнула яркая вспышка и огромное облако солнечного материала не улетело от нашей звезды. Такие вспышки Солнца не являются чем-то необычным, но этот был необычайно широко распространен, выбрасывая высокоскоростные протоны и электроны со скоростями, близкими к скорости света, и поражая несколько космических кораблей во внутренней части Солнечной системы.
Фактически, это был первый раз, когда такие высокоскоростные протоны и электроны, называемые солнечными энергетическими частицами (SEP), наблюдались космическими кораблями в пяти разных, хорошо разделенных местах между Солнцем и Землей, а также космическими кораблями, вращающимися вокруг Марса. И теперь эти разнообразные взгляды на солнечную бурю показывают, что различные типы потенциально опасных СЭП могут быть выброшены в космос в результате различных солнечных явлений и в разных направлениях, что приведет к их широкому распространению.
«SEP могут нанести вред нашим технологиям, таким как спутники, и нарушить работу GPS», — сказала Нина Дресинг с факультета физики и астрономии Университета Турку в Финляндии. «Кроме того, люди в космосе или даже в самолетах на полярных маршрутах могут страдать от вредной радиации во время сильных явлений СЭП».
Такие ученые, как Дрезинг, стремятся выяснить, откуда именно берутся эти частицы – и что заставляет их достигать таких высоких скоростей – чтобы лучше научиться защищать людей и технологии от вреда. Дрезинг возглавлял группу ученых, которые анализировали, какие частицы и когда попали в каждый космический корабль. Команда опубликовала свои результаты в журнале Astronomy & Astrophysicals.
В настоящее время на пути к Меркурию космический корабль BepiColombo, совместная миссия ЕКА (Европейского космического агентства) и JAXA (Японского агентства аэрокосмических исследований), находился ближе всего к прямой линии огня и был поражен наиболее интенсивными частицами. В то же время солнечный зонд НАСА «Паркер» и солнечный орбитальный аппарат ЕКА находились на противоположных сторонах вспышки, но солнечный зонд «Паркер» находился ближе к Солнцу, поэтому он пострадал сильнее, чем солнечный орбитальный аппарат.
Следующим на очереди был один из двух космических кораблей НАСА «Обсерватория солнечно-земных отношений» (STEREO), STEREO-A, за ним следовали Солнечная и гелиосферная обсерватория НАСА/ЕКА (SOHO) и космический корабль НАСА «Ветер», которые находились ближе к Земле и значительно дальше от взрыва. . Находившиеся на орбите Марса космические корабли MAVEN НАСА и Mars Express ЕКА были последними, кто почувствовал частицы этого события.
В общей сложности частицы были обнаружены на расстоянии более 210 долготных градусов пространства (почти две трети пути вокруг Солнца), что является гораздо более широким углом, чем обычно покрывается солнечными вспышками. Кроме того, каждый космический корабль зарегистрировал в своем месте разный поток электронов и протонов. Различия в прибытии и характеристиках частиц, зарегистрированных различными космическими аппаратами, помогли ученым понять, когда и при каких условиях SEP были выброшены в космос.
Эти подсказки подсказали команде Дрезинга, что СЭП не были взорваны одним источником одновременно, а разносились в разных направлениях и в разное время, потенциально, в результате разных типов солнечных извержений.
«Множество источников, вероятно, вносят свой вклад в это событие, объясняя его широкое распространение», — сказала член команды Джорджия де Нолфо, научный сотрудник гелиофизики в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Кроме того, похоже, что в этом событии протоны и электроны могут прийти из разных источников».
Команда пришла к выводу, что электроны, вероятно, были быстро выброшены в космос первой вспышкой света — солнечной вспышкой — в то время как протоны продвигались медленнее, вероятно, ударной волной от облака солнечного материала или выбросом корональной массы.
«Это не первый случай, когда люди предполагают, что электроны и протоны имеют разные источники ускорения», — сказал де Нольфо. «Это измерение было уникальным в том смысле, что множество точек зрения позволило ученым лучше разделить различные процессы и подтвердить, что электроны и протоны могут возникать в результате разных процессов».
Помимо вспышки и выброса корональной массы, во время события космический аппарат зафиксировал четыре группы радиовсплесков от Солнца, которые могли сопровождаться четырьмя различными взрывами частиц в разных направлениях. Это наблюдение могло бы помочь объяснить, почему частицы получили такое широкое распространение.
«У нас были разные эпизоды инъекции частиц, которые шли в совершенно разных направлениях, и все это способствовало широкомасштабному характеру события», — сказал Дрессинг.
«Это мероприятие смогло показать, насколько важны различные точки зрения в распутывании сложности события», — сказал де Нольфо.
Эти результаты показывают перспективность будущих гелиофизических миссий НАСА, которые будут использовать несколько космических аппаратов для изучения широко распространенных явлений, таких как Geospace Dynamics Constellation (GDC), SunRISE, PUNCH и HelioSwarm. В то время как один космический корабль может выявить условия на местном уровне, несколько космических кораблей, вращающихся на орбите в разных местах, обеспечивают более глубокое научное понимание и предлагают более полную картину того, что происходит в космосе и вокруг нашей родной планеты.
В нем также представлена информация о работе, которую будут выполнять будущие миссии, такие как MUSE, IMAP и ESCAPADE, которые будут изучать взрывные солнечные явления и ускорение частиц в Солнечной системе.
