Солнечные вихри: как ионы-захватчики гелия формируют космическую радиацию
Ученые Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI) провели новое исследование, посвященное влиянию солнечной активности на распределение скоростей и эволюцию ионов-захватчиков гелия. Эти ионы представляют собой заряженные частицы, образующиеся при ионизации нейтральных атомов, попадающих в Солнечную систему из межзвездного пространства. Под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения они ионизируются и захватываются межпланетным магнитным полем.
Исследование, возглавляемое Кейити Огасаварой, показало, что ионы-захватчики являются ключевым источником солнечных энергичных частиц (SEP). Эти частицы, включающие протоны, электроны и тяжелые ионы, ускоряются во время солнечных событий, таких как вспышки и корональные выбросы массы (CME). Используя данные космической обсерватории NASA STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory), ученые смогли проанализировать начальные характеристики ускорения ионов гелия в ходе нескольких событий CME.
Кейити Огасавара подчеркнул, что исследователи тщательно изучили специфические свойства ионов, что позволило отследить процессы передачи энергии. Особое внимание было уделено роли межпланетных ударных волн, возникающих при столкновении быстрых возмущений солнечного ветра с более медленными плазменными потоками.
Анализ скоростей и взаимодействий ионов гелия
Понимание механизмов ускорения SEP имеет критическое значение для космической безопасности. Эти частицы, достигая высоких энергий, способны проникать сквозь обшивку космических аппаратов и скафандры, создавая радиационную угрозу для астронавтов.
Ученые SwRI изучили скорости отдельных ионов гелия в зависимости от ориентации локального магнитного поля. Было обнаружено, что распределение скоростей ионов-захватчиков существенно отличается от такового у частиц солнечного ветра. Даже в периоды низкой солнечной активности эти ионы могут двигаться вдвое быстрее солнечного ветра, что делает их более восприимчивыми к дальнейшему ускорению.
Новый метод отслеживания эволюции частиц
Для детального анализа процессов, влияющих на энергию ионов, SwRI разработал новый метод, позволяющий отделить механизмы, увеличивающие энергию частиц, от тех, которые ее снижают или стабилизируют. Этот подход учитывает прохождение ионов через ударные волны, турбулентность и крупномасштабные магнитные структуры.
Работа охватила широкий спектр структур гелиосферы, включая магнитные образования, межпланетные ударные волны и область оболочки, формирующуюся перед корональным выбросом массы. Это позволило получить более полное представление о динамике ионов-захватчиков в различных условиях.
Исследование SwRI вносит значительный вклад в понимание физики солнечных энергичных частиц и их связи с ионами-захватчиками. Полученные результаты могут быть использованы для улучшения моделей космической погоды и разработки более эффективных средств защиты от радиации в космических миссиях.