- Ученые из Индии и США разработали модель недр Солнца, которая объясняет наблюдавшийся в последнее время недостаток солнечных пятен.

Давно известно, что активность нашей звезды циклично возрастает и спадает, и средняя продолжительность каждого цикла составляет 11 лет. В максимуме активности отмечаются частые солнечные вспышки, а число пятен увеличивается; в минимуме, естественно, возникает обратная — и также не самая благоприятная для Земли — ситуация. Солнечный ветер ослабевает, позволяя космическим лучам проникать во внутреннюю часть Солнечной системы.

C 2008-го по 2010 год, на стыке 23-го и 24-го циклов активности, солнечные пятна стали намного более редким явлением, чем ожидалось. Астрономы зафиксировали 780 «дней без пятен», тогда как обычный минимум активности продолжается лишь около 300 дней. «Последний солнечный минимум отличало ещё и ослабление полярного магнитного поля Солнца, — напоминает один из авторов работы Андрес Муньос-Ярамильо ( Andres Munoz-Jaramillo ), представляющий Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики.

— Если мы действительно хотим разобраться в том, что случилось, эту особенность тоже нужно учитывать».

 

_ Циклы солнечной активности в ХХ веке. Синим отмечены колебания числа солнечных пятен, а красным — количество «дней без пятен». ( Иллюстрация Dibyendu Nandi et al.)

Модель, разработанная г-ном Муньосом-Ярамильо и его коллегами, позволяет отследить действие важнейшего механизма, компонента магнитного динамо, определяющего появление солнечных пятен, — меридиональных течений плазмы, напоминающих привычные нам океанические течения. Потоки организованы так, что у экватора Солнца они поднимаются к поверхности, направляются к полюсу, там уходят вглубь и вновь добираются до экватора, образуя нечто вроде конвейера. На преодоление одной петли со скоростью в 64 км/ч уходит как раз около 11 лет.

 

Учёные смоделировали 210 циклов активности — более 2 000 лет эволюции Солнца. Результаты говорят о том, что солнечный минимум продлевается, если в первой половине цикла скорость течения плазмы была увеличена, а во второй — снижена. В таких же условиях наблюдается и ослабление магнитного поля.

Новая модель кажется довольно простой и этим привлекает специалистов. К сожалению, она противоречит результатам наблюдений поверхности Солнца, выполненных аппаратом Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). Анализ данных, собранных SOHO за 13 лет, показал, что в начале 23-го цикла скорость течения была, напротив, невелика, а после солнечного максимума — возросла.

_ По предположению авторов, расхождения вызваны тем, что SOHO регистрирует поверхностные движения плазмы, не отражающие глубинные процессы. Прояснить ситуацию должны гелиосейсмологические наблюдения, которые проведёт недавно запущенный аппарат Solar Dynamics Observatory.

 

Течения плазмы на этом разрезе Солнца обозначены чёрными стрелками
( иллюстрация Andres Munoz-Jaramillo ).

Концепции о механизмах взаимодействия различных видов материи во Вселенной
поставлены под сомнение

 

радиационные пояса Земли

_ Казавшиеся незыблемыми законы, действующие во Вселенной, поставлены под сомнение в связи с многочисленными данными, полученными в последние годы учеными, в том числе в результате российско-итальянского проекта PAMELA. Как пишет итальянская газета La Stampa, теперь исследователи пытаются определиться с новыми концепциями взаимодействия различных видов материи во Вселенной.

О старте международного проекта PAMELA ( Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Аstrophysics - "Научная аппаратура для поиска антиматерии и изучения астрофизики легких ядер") с участием ученых Национального института ядерной физики Италии и различных российских научных заведений было объявлено в июне 2006 года. Тогда на борту российского спутника "Ресурс-ДК1" на орбиту отправился магнитный cпектрометр, который способен регистрировать космические античастицы и частицы в широком диапазоне энергий.

Как констатируют ученые, последние наблюдения спектрометра подрывают прежнюю теорию об одном из базовых механизмов, которые заставляют магнитосферу планеты действовать как огромный ускоритель, придающий мощнейшие импульсы заряженным частицам, таким как протоны, атомные ядра и электроны.

Механизм Вселенной действует как ускоритель частиц, в сотни миллионов раз более мощный, чем Большой адронный коллайдер - самый большой ускоритель, построенный человеком и действующий в интересах Европейского совета по ядерным исследованиям ( CERN ).

Благодаря данным, полученным спутником "Ресурс-ДК1" на высоте от 350 до 610 км от Земли, выясняется,
что силы Вселенной, которые заставляют двигаться космические лучи не так, как их представляли ученые прежде.

Еще три года назад при помощи спектрометра ученые обнаружили избыток позитронов в космических лучах - потоках элементарных частиц, попадающих на Землю из космического пространства. Одним из возможных объяснений обнаруженного превышения количества позитронов над теоретически ожидаемым является аннигиляция частиц темной материи, считают исследователи. Кроме того, выяснилось, что распределения по энергиям протонов и альфа-частиц в галактических космических лучах на практике не соответствуют теории.
Данные о неожиданной разнице в количестве позитронов и антипротонов в космических лучах, дало основания физикам выдвинуть гипотезу о том, что темная материя может состоять из двух типов частиц.

За четыре года наблюдений спектрометр PAMELA зарегистрировал огромное число галактических протонов
и альфа-частиц в широком диапазоне энергий - от 1 гигаэлектрон вольта до 1,2 тысячи гигаэлектрон вольт.
Были получены энергетические спектры этих частиц, однако они оказались совсем не такими по структуре,
как ожидалось.
Ранее ученые были уверены, что ускорение частиц, которые формируют космические лучи, является следствием взрыва сверхновых звезд. Как отмечает руководитель эксперимента PAMELA с итальянской стороны Пьерджорджо Пикоцца, теперь же выяснилось, что протоны и ядра получают ускорение иными образом.

Как считают исследователи, вероятнее всего, эти частицы ускоряются в результате разных взрывов: от взрывов сверхновых меньшего размера, а также от взрывов более крупных сверхновых.
Как отмечает ученый, оба типа частиц могут получать дополнительное ускорение, когда они проходят через сгустки плазмы, которые, как считается, являются причиной космической турбулентности.
Как предполагают ученые, их ждут и другие сенсационные открытия в области природы строения Вселенной, так как российско-итальянский проект будет продолжен.

- newsru.com/world/09mar2011/astr.html

 

 

Сейчас спектрометром получены данные относительно ускорения космических лучей, требующие, по словам
одного из авторов статьи в первом мартовском номере Science, Пьерджорджио Пикоцца ( Piergiorgio Picozza) из Римского университета «Тор Вергата» ( University of Rome Tor Vergata ) «полного пересмотра общепринятого теоретического механизма».

Космические лучи – это не лучи в общепринятом, волновом понимании. Это быстродвижущиеся частицы с огромной энергией, постоянно бомбардирующие Землю. Самым популярным объяснением происхождения этих частиц являются ударные волны, возникающие при взрыве сверхновых. Взрыв сверхновой – это одно из немногих космических явлений, мощное настолько, чтобы обеспечить энергией космические лучи.

Согласно этому объяснению, которое называется диффузионно-ударным механизмом ускорения, при взрыве сверхновых выбрасываются облака заряженного газа и образуются сильные магнитные поля. Эти магнитные поля и разгоняют заряженные частицы до огромных скоростей и выбрасывают их в космическое пространство.
Теоретически магнитные поля от сверхновых должны ускорять частицы водорода и гелия одинаковым образом, но новые данные рисуют для двух элементов разные кривые, необъяснимые единой ударной волной от взрыва сверхновой. Одним из возможных объяснений – его выдвигают российские участники проекта - является ускорение частиц во время вспышек на активных карликовых звездах.

В то же время некоторые исследователи ударных волн сверхновых не склонны на основании новых данных сразу отвергать существующую и принятую теорию происхождения космических лучей. «Данные PAMELA статистически значимы, но говорить о том, что общепринятая модель неверна, рано» - приводит слова сотрудника Калифорнийского университета в Сан-Диего ( University of California, San Diego) Михаила Малкова ( Mikhail Malkov) Science News. По словам ученого, «есть подозрение, что PAMELA зарегистрировал смешение космических лучей от разных сверхновых».

Самое заманчивое объяснение – прибор фиксирует следы аннигиляции частиц темной материи. При их аннигиляции должны образовываться гамма-кванты и электрон-позитронные пары. Возможно, именно эти позитроны и регистрирует детектор PAMELA. Но следует помнить, что публикация исследователей, работающих с прибором ( а это — большая международная группа астрофизиков, входящих в итальянскую коллаборацию Wizard )
– это первые экспериментальные данные. И сами ученые очень четко заявляют: они были бы рады, если бы это действительно регистрировались позитроны от темной материи. Но пока что неясностей очень много, и точно сказать, что же стало источником избытка позитронов, пока нельзя.

В архиве препринтов уже вышла статья физиков Аркани-Хэймда и Вейнера (N. Arkani-Hamed, N. Weiner) «LHC Signals for a SuperUnified Theory of Dark Matter», в которой они предлагают новую модель темной материи, как раз учитывающую данные PAMELA.