Obrazový kredit: NASA
Astronomové se domnívají, že Slunce vytváří a ničí antihmotu v rámci svého přirozeného procesu fúzní reakce, ale nová pozorování z kosmické lodi Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) přinesly do procesu nový náhled. Antihmota je tvořena ve slunečních erupcích, když se rychle se pohybující částice zrychlené světlem rozbijí na pomaleji se pohybující částice v sluneční atmosféře (v jednom světlém erupci se vytvoří dostatečné množství antihmoty na to, aby Spojené státy poháněly dva roky). Překvapivě není antihmota hned zničena; místo toho je nesen světlem do jiné oblasti Slunce, než byl zničen.
Nejlepší pohled na to, jak se solární exploze stává továrnou na antihmotu, dal nečekaný náhled na to, jak ohromné exploze fungují. Pozorování může narušit teorie o tom, jak exploze, nazývané sluneční erupce, vytvářejí a ničí antihmotu. Také poskytla překvapivé podrobnosti o tom, jak tryskají subatomické částice téměř na rychlost světla.
Sluneční erupce patří mezi nejsilnější exploze sluneční soustavy; největší může uvolnit tolik energie jako miliarda megatunových jaderných bomb. Tým vědců použil kosmickou sondu Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) k fotografování sluneční erupce 23. července 2002 pomocí rentgenových paprsků a gama záření.
"Fotografujeme světlice ve zcela nové barvě, neviditelné pro lidské oko, takže očekáváme překvapení a RHESSI nám už dal pár," řekl Dr. Robert Lin, člen fakulty na katedře fyziky na University of California, Berkeley, která je hlavním vyšetřovatelem RHESSI.
Gama-paprsky a rentgenové paprsky jsou nejenergičtějšími formami světla, přičemž částice paprsku gama záření v horní části stupnice nesou miliony až miliardykrát více energie než částice viditelného světla. Výsledky jsou součástí série článků o pozorování RHESSI, které mají být zveřejněny v Astrophysical Journal Letters 1. října.
Antihmota ničí normální hmotu zábleskem energie a inspiruje spisovatele sci-fi, aby ji použili jako mimořádně silný zdroj k pohonu hvězdných lodí. Současná technologie vytváří pouze nepatrná množství, obvykle v mílích dlouhých strojích používaných k rozbíjení atomů dohromady, ale vědci objevili, že vzplanutí v červenci 2002 vytvořilo půl kilogramu (asi jednu libru) antihmoty, což je dost na to, aby pohánělo celé Spojené státy dva dny. Podle obrázků a dat RHESSI nebyl tento antihmota zničen tam, kde se očekávalo.
Antihmota se často nazývá „zrcadlovým obrazem“ obyčejné hmoty, protože pro každý typ částic obyčejné hmoty lze vytvořit částici antihmoty, která je identická s výjimkou opačného elektrického náboje nebo jiných základních vlastností.
Antihmota je v současném vesmíru vzácná. Může se však vytvořit při vysokorychlostních srážkách mezi částicemi obyčejné hmoty, když část energie z kolize jde do výroby antihmoty. Antihmota se vytváří ve světlících, když rychle se pohybující částice zrychlené během vzplanutí narazí na pomalejší částice v sluneční atmosféře.
Podle teorie odlesku se tyto srážky dějí v relativně hustých oblastech sluneční atmosféry, protože k vytvoření významného množství antihmoty je zapotřebí mnoho srážek. Vědci očekávali, že antihmota bude zničena poblíž stejných míst, protože do ní může narazit tolik částic obyčejné hmoty. "Antihmota by se neměla dostat daleko," řekl dr. Gerald Podíl námořní výzkumné laboratoře ve Washingtonu, D.C., hlavní autor článku o pozorováních RHESSI o ničení antihmoty v erupci 23. července.
V kosmické verzi skořápkové hry se však zdá, že tato světlice mohla kolem sebe zamíchat antihmotu, vyrobit ji na jednom místě a zničit ji na jiném místě. RHESSI umožnil dosud nejpodrobnější analýzu gama paprsků emitovaných, když antihmota ničí obyčejnou hmotu ve sluneční atmosféře. Analýza ukazuje, že antihmota světlice mohla být zničena v oblastech, kde vysoká teplota způsobila hustotu částic 1 000krát nižší, než kde měla být antihmota vytvořena.
Alternativně možná neexistuje žádná „skořápková hra“ a světlice jsou schopny vytvořit značné množství antihmoty v méně hustých regionech, nebo může světlice nějak udržet husté oblasti i přes vysoké teploty, nebo byl antihmota vytvořena „na běh “při vysokých rychlostech a vysokorychlostní tvorba dala podle týmu vzhled oblasti s vysokou teplotou.
Sluneční erupce jsou také schopny tryskat elektricky nabité částice v sluneční atmosféře (elektrony a ionty) na téměř rychlost světla (asi 186 000 mil za sekundu nebo 300 000 km / s.). Nové pozorování RHESSI odhalilo, že sluneční erupce nějak třídí částice, buď podle jejich hmotností nebo podle elektrického náboje, když je pohánějí k ultravysokým rychlostem.
"Tento objev je revolucí v našem chápání slunečních světlic," řekl Dr. Gordon Hurford z University of California v Berkeley, který je hlavním autorem jednoho z patnácti článků o tomto výzkumu.
Solární atmosféra je plyn elektricky nabitých částic (elektronů a iontů). Protože tyto částice pociťují magnetické síly, jsou nuceny proudit podél magnetických polí, která prostupují sluneční atmosférou. Věří se, že sluneční erupce nastávají, když magnetická pole v sluneční atmosféře jsou zkroucená a najednou přichází do nové konfigurace, jako je gumová páska, která se přetáhne. Tomu se říká magnetické opětovné spojení.
Dříve vědci věřili, že částice ve sluneční atmosféře se zrychlily, když byly přitahovány spolu s magnetickým polem, když prasklo do nového tvaru, jako kámen v praku. Pokud by to však bylo tak jednoduché, všechny částice by byly vystřeleny stejným směrem. Nová pozorování od RHESSI ukazují, že tomu tak není; těžší částice (ionty) končí na jiném místě než lehčí částice (elektrony).
"Výsledek je stejně překvapivý, jako těžba zlata odstřelovala útesovou tvář a zjistila, že exploze vrhla všechny nečistoty jedním směrem a všechno zlato jiným směrem," řekl Dr. Craig DeForest, solární výzkumník v South West Research Inst. Boulder, Colo.
Prostředky, podle kterých světlice třídí částice podle hmotnosti, nejsou známy; podle týmu existuje mnoho možných mechanismů. Alternativně by částice mohly být tříděny podle elektrického náboje, protože ionty jsou kladně nabity a elektrony záporně nabity. Pokud je tomu tak, muselo by se v erupci generovat elektrické pole, protože částice se pohybují v elektrickém poli různými směry podle jejich náboje. V obou případech magnetická spojitost stále poskytuje energii, ale proces zrychlení je složitější.
Stopa, která vědcům odvedla toto překvapivé chování, byla pozorování RHESSI, že paprsky gama z odlesku 23. července nebyly emitovány ze stejných míst, která emitovala rentgenové paprsky, jak předpovídá teorie. Podle teorií sluneční erupce jsou elektrony a ionty zrychleny na vysoké rychlosti během erupce a rozbíjejí se magnetické struktury ve tvaru oblouku. Elektrony bouchnou do hustší sluneční atmosféry blízko dvou stop oblouků a emitují rentgenové paprsky, když se tam setkají s elektricky nabitými protony, které je vychýlí. Gama paprsky by měly být emitovány ze stejných míst, když do těchto oblastí naráží i vysokorychlostní ionty.
Zatímco RHESSI pozoroval dvě oblasti rentgenového záření ve stopách, jak se očekávalo, detekovala pouze difúzní gama záře vystředěná na jiném místě asi 15 000 kilometrů (přibližně 9 300 mil) jižně od rentgenových míst.
"Každý nový objev ukazuje, že teprve začínáme chápat, co se děje při těchto gigantických explozích," řekl Dr. Brian Dennis z Goddard Space Flight Center NASA, Greenbelt, MD, který je misí vědcem pro RHESSI. RHESSI byl zahájen 5. února 2002, s University of California, Berkeley, zodpovědný za většinu aspektů mise, a NASA Goddard zodpovědný za řízení programu a technický dohled.
Zdroj: NASA News Release
