Kreditna slika: NASA
Astronomi verjamejo, da Sonce ustvarja in uničuje antimaterijo kot del naravnega procesa fuzijske reakcije, vendar so nova opažanja Nasinega vesoljskega spektroskopskega slikarja Reuven Ramaty Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) prinesla nova spoznanja v tem procesu. Antimaterija se tvori v sončnih raketah, ko se hitro premikajoči se delci, ki jih pospeši plamen, razbijejo v počasneje premikajoče se delce v Sončevi atmosferi (dovolj antimaterije se ustvari v samo enem požaru, da bi dve leti napajali ZDA). Presenetljivo je, da antimaterija ni uničena takoj; namesto tega ga nosi plamen v drugo Sončevo območje, preden ga uniči.
Najboljši pogled na to, kako sončna eksplozija postane tovarna antimaterij, je dal nepričakovan vpogled v to, kako delujejo ogromne eksplozije. Opažanje lahko razburja teorije o tem, kako eksplozije, imenovane sončne rakete, ustvarjajo in uničujejo protimične snovi. Prav tako je dal presenetljive podrobnosti o tem, kako pihajo subatomske delce skoraj do hitrosti svetlobe.
Sončni žarki so med najmočnejšimi eksplozijami v sončnem sistemu; največji lahko sprostijo toliko energije kot milijarda eno-megatonskih jedrskih bomb. Skupina raziskovalcev je uporabljala NASA-jevo visoko energijsko sončno spektroskopsko slikarstvo Reuven Ramaty (RHESSI) za fotografiranje sončnega žarka 23. julija 2002 z uporabo visoko energijskih žarkov in gama sevanja.
"Fotografiramo rakete v povsem novi barvi, ki je človeškemu očesu nevidna, zato pričakujemo presenečenja, RHESSI pa nam je že dal par," je povedal dr. Robert Lin, član fakultete na Oddelku za fiziko na univerze v Kaliforniji, Berkeley, ki je glavni preiskovalec za RHESSI.
Gama žarki in rentgenski žarki so najbolj energijske oblike svetlobe, pri čemer delček svetlobe gama žarkov na vrhu lestvice nosi milijone do milijarde krat več energije kot delček vidne svetlobe. Rezultati so del serije prispevkov o opazovanju RHESSI, ki bodo objavljeni v Astrophysical Journal Letters 1. oktobra.
Antimaterija uniči normalno snov v navalu energije in navdihne pisce znanstvene fantastike, da jo uporabljajo kot izjemno močan vir za poganjanje zvezd. Trenutna tehnologija ustvarja le majhne količine, ponavadi v kilometrih dolgih strojih, ki so skupaj razbiti atome, vendar so znanstveniki odkrili, da je julij 2002 izbruhnil pol kilograma (približno en kilogram) antimaterije, dovolj za napajanje celotne ZDA za dva dni. Glede na slike in podatke RHESSI ta antimaterija ni bila uničena tam, kjer so pričakovali.
Antimaterijo pogosto imenujemo "zrcalna slika" navadne materije, ker lahko za vsak tip delcev navadne snovi ustvarijo protitasti delček, ki je enak, razen nasprotnega električnega naboja ali drugih osnovnih lastnosti.
Antimaterija je v današnjem vesolju redka. Vendar pa je mogoče ustvariti pri hitrih trkih med delci navadne snovi, ko del energije, ki nastane pri trčenju, preide v proizvodnjo antimaterije. Antimaterija se ustvarja, ko se hitro premikajoči se delci, ki se med plamenico pospešijo, upočasnijo s počasnejšimi delci v sončni atmosferi.
V skladu s teorijo rahljanja se ti trki zgodijo v relativno gostih območjih sončne atmosfere, ker je za nastanek pomembnih količin antimaterije potrebnih veliko trkov. Znanstveniki so pričakovali, da se bo antimaterija uničila v bližini istih krajev, saj je v njih naletelo toliko delcev navadne snovi. "Antimaterija ne bi smela priti daleč," je dejal dr. Gerald Share iz Naval Research Laboratoryja, Washington, D.C., vodilni avtor prispevka o opažanjih RHESSI-ja o uničenju antimaterije v požaru 23. julija.
Vendar se v kozmični različici igre z lupinami zdi, da je ta pramen morda zaviral antimaterijo naokoli, kar je povzročilo na enem mestu in ga uničilo na drugem. RHESSI je dopustil najbolj podrobno analizo gama žarkov, ki jih oddajajo ko antimaterija uniči navadno snov v sončni atmosferi. Analiza kaže, da bi lahko bila antimaterija plamenja uničena v regijah, kjer so visoke temperature naredile gostoto delcev 1000-krat manjšo, kot bi morala ustvariti antimaterija.
Mogoče pa sploh ni nobene "igre z lupinami", in rakete lahko ustvarijo veliko količino antimaterije v manj gostih regijah ali pa lahko bakle nekako ohranijo gosto območje kljub visokim temperaturam ali pa je antimaterija nastala "na teči «pri visokih hitrostih, ustvarjanje visoke hitrosti pa je dalo videz območja z visoko temperaturo, trdi ekipa.
Sončni žarki lahko tudi v sončni atmosferi (elektrone in ione) eksplodirajo električno nabiti delci do skoraj svetlobne hitrosti (približno 186.000 milj na sekundo ali 300.000 km / sek.). Novo opazovanje RHESSI je razkrilo, da sončni žarki nekako razvrščajo delce, bodisi po masi bodisi zaradi električnega naboja, saj jih poganjajo do ultra velikih hitrosti.
"To odkritje je revolucija v našem razumevanju sončnih žarkov," je dejal doktor Gordon Hurford s kalifornijske univerze Berkeley, ki je glavni avtor enega od petnajstih prispevkov o tej raziskavi.
Sončna atmosfera je plin električno nabitih delcev (elektronov in ionov). Ker ti delci čutijo magnetne sile, so omejeni, da tečejo po magnetnih poljih, ki prežemajo Sončevo atmosfero. Verjame se, da se sončni žarki zgodijo, ko se magnetna polja v Sončevi atmosferi zasukajo in se nenadoma zaskočijo v novo konfiguracijo, kot na primer gumijasti trak, ki se pri pretiravanju razbije. Temu pravimo magnetna ponovna povezava.
Pred tem so znanstveniki verjeli, da se delci v sončni atmosferi pospešijo, ko jih vlečemo skupaj z magnetnim poljem, ko se je zasukalo do nove oblike, kot kamen v prameni. Če pa bi bilo to preprosto, bi vsi delci streljali v isto smer. Nova opažanja RHESSI kažejo, da to ni tako; težji delci (ioni) končajo na drugem mestu kot lažji delci (elektroni).
"Rezultat je tako presenetljiv kot rudarji zlata, ki razstrelijo obrežje in odkrijejo, da je eksplozija vrgla vso umazanijo v eno smer in vse zlato v drugo smer," je dejal dr. Craig DeForest, sončni raziskovalec v South West Research Inst. Boulder, Colo.
Sredstva, s katerimi razstrelijo delce po masi, niso znana; Glede na ekipo obstaja veliko možnih mehanizmov. Delce bi lahko razvrstili po svojem električnem naboju, saj so ioni pozitivno nabiti, elektroni pa negativno nabiti. Če je tako, bi bilo treba v plamenu ustvariti električno polje, saj se delci v električnem polju premikajo v različne smeri glede na svoj naboj. V obeh primerih magnetna ponovna povezava še vedno zagotavlja energijo, postopek pospeševanja pa je bolj zapleten.
Nasvet, ki je znanstvenike opozoril na to presenetljivo vedenje, je bilo opazovanje RHESSI, da gama žarki, ki izbruhnejo 23. julija, ne oddajajo z istih lokacij, ki oddajajo rentgenske žarke, kot predvideva teorija. V skladu s teorijami sončnega sunka se elektroni in ioni med pospeševanjem pospešijo do visokih hitrosti in se spuščajo v obliki ločnih magnetnih struktur. Elektroni vdrejo v gostejšo sončno atmosfero v bližini dveh krakov lokov, ki oddajajo rentgenske žarke, ko naletijo na tam električno nabito protone, ki jih odbijajo. Gama žarke je treba oddajati z istih lokacij, ko se v te regije strmoglavijo tudi hitri ioni.
Medtem ko je RHESSI opazoval dve območji, ki oddajajo rentgenske žarke, na nogah, kot je bilo pričakovano, je zaznal le difuzni žarek gama-žarkov, osredotočen na drugem mestu, približno 15.000 kilometrov (približno 9.300 milj) južno od žariščnih mest.
"Vsako novo odkritje kaže, da šele začenjamo razumeti, kaj se dogaja v teh velikanskih eksplozijah," je dejal dr. Brian Dennis iz Nasinega centra za vesoljske polete Goddard iz Greenbelta, ameriška univerza, ki je misijonski znanstvenik za RHESSI. RHESSI je bil predstavljen 5. februarja 2002, pri kalifornijski univerzi v Berkeleyju, odgovorni za večino vidikov misije, in NASA Goddard, ki je odgovorna za upravljanje programov in tehnični nadzor.
Vir: NASA News Release
