De unde provin particulele care pun în pericol sateliții, astronauții și avioanele?

Timp de decenii, oamenii de știință au încercat să rezolve o problemă supărătoare legată de vremea din spațiul cosmic. În momente imprevizibile, particule de mare energie bombardează Pământul și obiectele din afara atmosferei terestre cu radiații care pot pune în pericol viața astronauților și pot distruge echipamentele electronice ale sateliților.

Aceste explozii pot declanșa chiar ploi de radiații suficient de puternice pentru a ajunge la pasagerii din avioanele care zboară deasupra Polului Nord.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

În ciuda eforturilor depuse de oamenii de știință, stabilirea unui model clar al modului și al momentului în care vor avea loc erupțiile a rămas dificil de identificat.

Într-un articol publicat în The Astrophysical Journal Letters, autorii Luca Comisso și Lorenzo Sironi, de la Departamentul de Astronomie și de la Laboratorul de Astrofizică de la Columbia, au folosit pentru prima dată calculatoare pentru a simula când și cum se nasc particulele de înaltă energie în medii turbulente precum cel din atmosfera Soarelui. Aceste noi cercetări deschid calea pentru previziuni mai precise cu privire la momentul în care se vor produce exploziile periculoase ale acestor particule.

O dilemă veche legată de vremea din spațiul cosmic

,,Această nouă cercetare interesantă ne va permite să prezicem mai bine originea particulelor energetice solare și să îmbunătățim modelele de prognoză a evenimentelor meteorologice spațiale, un obiectiv cheie al NASA și al altor agenții spațiale și guverne din întreaga lume”, a declarat Comisso.

În următorii doi ani, a adăugat el, sonda Parker Solar Probe a NASA, cea mai apropiată navă spațială de Soare, ar putea fi capabilă să valideze concluziile lucrării prin observarea directă a distribuției preconizate a particulelor de mare energie care sunt generate în atmosfera exterioară a Soarelui.

În lucrarea lor, cercetătorii demonstrează că, de fapt, câmpurile magnetice din atmosfera exterioară a Soarelui pot accelera ioni și electroni până la viteze apropiate de viteza luminii.

Atmosfera exterioară a Soarelui și a altor stele este formată din particule în stare de plasmă, o stare extrem de turbulentă, diferită de stările lichide, gazoase și solide. Oamenii de știință au crezut mult timp că plasma Soarelui generează particule de mare energie. Dar particulele din plasmă se mișcă atât de neregulat și imprevizibil încât până acum nu au putut demonstra pe deplin cum și când se întâmplă acest lucru.

Exploziile pot declanșa chiar ploi de radiații

Folosind supercalculatoare de la Columbia, NASA și de la National Energy Research Scientific Computing Center, Comisso și Sironi au creat simulări pe calculator care arată mișcările exacte ale electronilor și ionilor în plasma solară. Aceste simulări imită condițiile atmosferice de pe Soare și oferă cele mai ample date adunate până în prezent despre cum și când se vor forma particulele de înaltă energie.

Cercetarea oferă răspunsuri la întrebări pe care oamenii de știință le investighează de cel puțin 70 de ani. În 1949, fizicianul Enrico Fermi a început să investigheze câmpurile magnetice din spațiul cosmic ca sursă potențială a particulelor de înaltă energie (pe care le-a numit raze cosmice) care au fost observate intrând în atmosfera terestră.

De atunci, oamenii de știință au suspectat că plasma solară este o sursă majoră a acestor particule, dar a fost dificil să demonstreze definitiv acest lucru.

Majoritatea materiei observabile din Univers se află în stare de plasmă

Cercetările lui Comisso și Sironi au implicații mult dincolo de Sistemul nostru Solar. Marea majoritate a materiei observabile din Univers se află în stare de plasmă. Înțelegerea modului în care unele dintre particulele care constituie plasma pot fi accelerate până la niveluri de energie ridicată reprezintă un nou domeniu de cercetare important, deoarece particulele energetice sunt observate în mod obișnuit nu doar în jurul Soarelui, ci și în alte medii din Univers, inclusiv în jurul găurilor negre și al stelelor neutronice.

În timp ce noua lucrare a lui Comisso și Sironi se concentrează asupra Soarelui, alte simulări ar putea fi efectuate în alte contexte pentru a înțelege cum și când stelele îndepărtate, găurile negre și alte entități din Univers vor genera propriile explozii de energie.

,,Rezultatele noastre se concentrează pe Soare, dar pot fi considerate, de asemenea, un punct de plecare pentru a înțelege mai bine modul în care particulele de înaltă energie sunt produse în stele mai îndepărtate și în jurul găurilor negre”, a declarat Comisso, potrivit EurekAlert.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cele mai „pure” particule colectate vreodată de omenire din Sistemul Solar exterior

Particulele radioactive din sedimentele Pacificului ar putea marca începutul unei noi epoci

Fizicienii detectează pentru prima dată „particule fantomă” la LHC

Particulele toxice inhalate ajung de la plămâni direct la creier. Cum contribuie poluarea la leziuni neurologice?