Jarenlang hebben we ze geobserveerd zonder ze echt te kunnen verklaren. Zeer krachtige flitsen, extreme signalen die uit de ruimte komen telkens wanneer de zon op zijn slechtst is. Tegenwoordig heeft zonnegammastraling echter eindelijk een duidelijke oorsprong, en de ontdekking vertelt veel meer dan een eenvoudig technisch detail: het vertelt ons hoeveel onze ster ons nog steeds kan verrassen.
Het begint allemaal met een studie gepubliceerd in Nature Astronomy, ondertekend door een groep zonnefysici van het New Jersey Institute of Technology. Door een van de meest gewelddadige uitbarstingen ooit te analyseren, zijn wetenschappers erin geslaagd een energiebron te identificeren die tientallen jaren verborgen bleef, vlak boven het oppervlak van de zon.
De gloed die alles veranderde
Op 10 september 2017 produceerde de zon een uitbarsting van klasse X8.2, een van de meest intense gebeurtenissen ooit waargenomen. Bij die gelegenheid trok iets afwijkends de aandacht van onderzoekers: een emissie van gammastraling van de zon die te krachtig was om met traditionele modellen te verklaren.
Het antwoord lag niet op het zonneoppervlak, maar hogerop, in de corona, dat ijle en gloeiende gebied dat de zon omringt. Precies daar werd een extreem gelokaliseerd gebied geïdentificeerd waarin biljoenen deeltjes die versnelden tot indrukwekkende energieën, gelijk aan miljoenen elektronvolt, geconcentreerd waren. Om een idee te geven: dit zijn waarden die honderden of duizenden keren hoger zijn dan die typisch zijn voor ‘normale’ fakkels.
Deze deeltjes bewegen bijna met de snelheid van het licht en vertegenwoordigen een compleet andere populatie dan de populatie die tot nu toe is waargenomen. Dit is waar de gammasignalen ontstaan die wetenschappers jarenlang zonder overtuigende verklaring hebben achtergelaten.
Wanneer de zon extreme deeltjes versnelt en licht produceert dat nog nooit eerder is gezien
Het mechanisme is even fascinerend als gewelddadig. De deeltjes met zeer hoge energie, die in botsing komen met het plasma van de zonneatmosfeer, produceren gammastraling via een fysiek proces dat remstraling wordt genoemd. In eenvoudige bewoordingen is het een soort “hard remmen” dat de energie van de deeltjes omzet in extreem energetisch licht.
De echte verrassing ligt echter in de verdeling van deze deeltjes. In tegenstelling tot wat gewoonlijk gebeurt, zijn het hier niet de minder energetische deeltjes die talrijker zijn. Integendeel, de meeste bevinden zich precies in de hoogste energieband. Een afwijkend gedrag dat perfect het spectrum van gammastraling van de zon verklaart dat werd waargenomen tijdens de zonnevlam van 2017.
Twee instrumenten, een ontdekking en een stap voorwaarts in het begrijpen van ruimteweer
Om tot deze conclusie te komen, hebben de onderzoekers gegevens van zeer verschillende instrumenten met elkaar vergeleken. Aan de ene kant de Fermi Gamma-ray Space Telescope, die nauwkeurig de gamma-emissies heeft gemeten, aan de andere kant de Expanded Owens Valley Solar Array, een systeem van radiotelescopen die kunnen ‘zien’ waar deeltjes worden versneld in de zonnecorona.
De superpositie van de signalen maakte het mogelijk een sleutelgebied te identificeren, dat tot nu toe genegeerd werd, waarin radio- en gamma-emissies perfect samenvallen. Het is daar dat de zon de verzamelde magnetische energie vrijgeeft en deze omzet in natuurlijke versnellers van extreme deeltjes.
Begrijpen hoe en waar gammastraling van de zon ontstaat, is niet alleen een wetenschappelijke nieuwsgierigheid. Het betekent het verbeteren van de modellen die de zonneactiviteit beschrijven en bijgevolg het betrouwbaarder maken van weersvoorspellingen in de ruimte, wat essentieel is voor de bescherming van satellieten, elektriciteitsnetwerken en de technologieën waar we elke dag van afhankelijk zijn.
Niet alles is echter opgehelderd. Het moet nog worden begrepen of deze deeltjes elektronen of positronen zijn, een subtiel maar cruciaal onderscheid om de fysische processen die daarbij spelen volledig te begrijpen. De antwoorden zouden binnenkort kunnen komen dankzij de upgrade van radiotelescopen, waardoor de polarisatie van emissies nauwkeuriger kan worden gemeten.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
