Wissenschaftler erkennen „höchste“.

Jul 03, 2023

Mehr Un Nisa

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Die jüngste Entdeckung des energiereichsten Lichts der Sonne hat Wissenschaftler verwirrt.

Die neue Entdeckung basiert auf sechs Jahren Daten, die von Forschern der Michigan State University ausgewertet wurden.

Diese Art von Licht, bekannt als Gammastrahlung, ist weitaus heller als von Wissenschaftlern vorhergesagt.

„Die Sonne ist überraschender als wir wussten. Wir dachten, wir hätten diesen Stern herausgefunden, aber das ist nicht der Fall“, sagte Mehr Un Nisa, Co-Autor der Studie, in einer offiziellen Pressemitteilung.

Die Sonne strahlt Energie in mehreren Wellenlängen aus, darunter sichtbares Licht mit etwa einem Elektronenvolt Energie.

Seit den 1990er Jahren spekulieren Wissenschaftler, dass Gammastrahlen von der Sonne erzeugt werden könnten, wenn hochenergetische kosmische Strahlen eines Schwarzen Lochs oder einer Supernova mit ihren Protonen kollidieren. Wissenschaftler vermuteten jedoch, dass diese Gammastrahlen äußerst selten die Erde erreichen würden.

Überraschenderweise entdeckten Nisa und ihre Kollegen Gammastrahlen mit einer ungewöhnlich hohen Energie von einer Billion Elektronenvolt oder einem Teraelektronenvolt (kurz 1 TeV).

„Nachdem wir die Daten aus sechs Jahren untersucht hatten, kam dieser Überschuss an Gammastrahlen zum Vorschein. Als wir es zum ersten Mal sahen, dachten wir; Wir haben das definitiv vermasselt. „Die Sonne kann bei diesen Energien nicht so hell sein“, sagte Nisa.

Im Jahr 2011 führte die Ankunft des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops der NASA zur ersten Beobachtung von Gammastrahlen mit einer enormen Energie von mehr als einer Milliarde Elektronenvolt.

Fermis Messung der Gammastrahlen der Sonne schätzte die maximale Energie auf etwa 200 Milliarden Elektronenvolt.

Die neue Studie zeigt, dass die Gammastrahlenenergie diesen Wert weit übersteigen könnte. Tatsächlich könnte es maximal bis in den TeV-Bereich reichen – bis zu etwa 10 TeV.

Wissenschaftler sind sich jedoch immer noch nicht sicher, wie diese Gammastrahlen eine so außerordentlich hohe Energie erlangen.

Jordan A. Goodman/Wikimedia Commons

Laut den Autoren hinterlassen Gammastrahlen „verräterische Signaturen“, die in der Atmosphäre sichtbar sind.

Ein spezialisiertes High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) hat dieses Signal identifiziert.

HAWC unterscheidet sich vom herkömmlichen Teleskop. Es verfügt über ein Netzwerk von 300 riesigen Wassertanks, von denen jeder etwa 200 Tonnen Wasser fasst. Das Netzwerk befindet sich in Mexiko, mehr als 13.000 Fuß über dem Meeresspiegel, zwischen zwei ruhenden Vulkangipfeln.

„Von diesem Standpunkt aus kann man die Nachwirkungen der Gammastrahlen beobachten, die auf die Luft in der Atmosphäre treffen. Solche Kollisionen erzeugen sogenannte Luftschauer, die ein bisschen wie Partikelexplosionen sind, die mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar sind“, heißt es in der Pressemitteilung.

Wenn Schauerpartikel das Wasser in den Tanks des HAWC erreichen, erzeugen sie sogenannte Tscherenkow-Strahlung, die mit der Ausrüstung des Observatoriums nachgewiesen werden kann.

„Derzeit wirft die Entdeckung mehr Fragen als Antworten auf. Solarwissenschaftler werden sich nun den Kopf darüber zerbrechen, wie genau diese Gammastrahlen so hohe Energien erreichen und welche Rolle die Magnetfelder der Sonne bei diesem Phänomen spielen“, schlussfolgerten sie.

Die Studie wurde in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

Studienzusammenfassung:

Wir berichten über die erste Entdeckung eines TeV-γ-Strahlenflusses von der Sonnenscheibe (6,3σ), basierend auf 6,1 Jahren Daten des High Altitude Water Cherenkov (HAWC)-Observatoriums. Das 0,5–2,6-TeV-Spektrum passt gut zu einem Potenzgesetz, dN/dE=A(E/1 TeV)−γ, mit A=(1,6±0,3)×10−12 TeV−1 cm−2 s−1 und γ=3,62±0,14. Der Fluss zeigt einen starken Hinweis auf eine Antikorrelation mit der Sonnenaktivität. Diese Ergebnisse erweitern die mit Fermi-LAT beobachtete helle, harte GeV-Emission der Scheibe, die offenbar auf hadronische galaktische kosmische Strahlung zurückzuführen ist, die auf Kerne in der Sonnenatmosphäre fällt. Aktuelle theoretische Modelle sind jedoch nicht in der Lage, die Details zu erklären, wie solare Magnetfelder diese Wechselwirkungen beeinflussen. Der TeV-Nachweis von HAWC vertieft somit die Geheimnisse der Sonnenscheibenemission.