Wetenschappers dachten dat deze buien overal op de zonneschijf evenveel kans hadden om gezien te worden. Wat dit werk suggereert is dat kosmische straling een wisselwerking zou kunnen hebben met het magnetische veld van de zon en zo een gammastralingsverdeling zou kunnen produceren die niet uniform is over alle breedtegraden van onze ster.

"We hebben ook een verschil in energie tussen de polen gedetecteerd", voegt Bruno Arsioli toe. "Op de zuidpool is er een overschot aan emissies van hogere energie, van fotonen met 20 tot 150 GeV, terwijl de meeste minder energetische fotonen van de noordpool komen." Wetenschappers hebben nog geen verklaring voor deze asymmetrie.

Tijdens het maximum van de zonneactiviteitscyclus is het duidelijk dat gammastraling vaker wordt uitgestraald op hogere breedtegraden. Ze concentreerden zich vooral op de zonnepolen in juni 2014, toen het magnetische veld van de zon omkeerde. Dit is het moment waarop de dipool van het magnetische veld van de zon zijn twee tekens verwisselt, een merkwaardig fenomeen waarvan bekend is dat het voorkomt op het hoogtepunt van de zonneactiviteit, eens in de elf jaar.

"We hebben resultaten gevonden die ons huidige begrip van de zon en zijn omgeving op de proef stellen", zegt Elena Orlando, van de Universiteit van Triëst, INFN en Stanford University, en co-auteur van deze studie.

"We hebben een sterke correlatie aangetoond van de asymmetrie in de emissie van gammastraling op de zon, samenvallend met de omslag van het magnetische veld van de zon, wat een mogelijk verband heeft onthuld tussen zonne-astronomie, deeltjesfysica en plasmafysica."

De gebruikte gegevens zijn afkomstig van veertien jaar waarnemingen met de gammastralingsatelliet Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT), tussen augustus 2008 en januari 2022. Deze periode besloeg een volledige zonnecyclus, van het minimum tot het volgende, met als piek in 2014.

Een van de uitdagingen was het ontwarren van de zonne-emissies van de talrijke andere bronnen van gammastraling aan de achtergrondhemel, doorkruist door het schijnbare traject van de zon. Bruno Arsioli en zijn collega Elena Orlando produceerden een hulpmiddel om alle gammastralingsgebeurtenissen van de zon te integreren binnen een tijdsbestek van ongeveer 400 tot 700 dagen, en dit tijdsvenster kan over een periode van veertien jaar verschuiven.

Door deze visualisatie werden de momenten van polaire excessen duidelijk, evenals de energiediscrepantie tussen noord en zuid.

‘De studie van de emissie van gammastraling door de zon vertegenwoordigt een nieuw venster om de fysieke processen die plaatsvinden in de atmosfeer van onze ster te onderzoeken en te begrijpen’, zegt Arsioli. "Wat zijn de processen die deze excessen aan de polen veroorzaken? Misschien zijn er aanvullende mechanismen die gammastraling genereren die verder gaan dan de interactie van kosmische straling met het oppervlak van de zon."

Maar als we ons beperken tot kosmische straling, zouden ze kunnen werken als een sonde van de binnenste zonne-atmosfeer. De analyse van deze Fermi-LAT-waarnemingen motiveert ook een nieuwe theoretische benadering die een meer gedetailleerde beschrijving van de magnetische velden van de zon zou moeten overwegen.

Het mogelijke verband tussen de productie van gammastraling door de zon en de spectaculaire perioden van frequentere zonnevlammen en coronale massa-uitstoten, en tussen deze en de veranderingen in de magnetische configuratie van onze ster, kan helpen de fysieke modellen te verbeteren die de zonneactiviteit voorspellen. Deze vormen de basis van weersvoorspellingen in de ruimte, die essentieel zijn voor de bescherming van instrumenten op satellieten in de ruimte en voor telecommunicatie en andere elektronische infrastructuren op aarde.

"In 2024 en het volgende jaar zullen we een nieuw zonnemaximum ervaren, en een nieuwe inversie van de magnetische polen van de zon is al begonnen. We verwachten tegen het einde van 2025 opnieuw te kunnen beoordelen of de inversie van de magnetische velden wordt gevolgd door een overschot in de magnetische velden." gammastraling afkomstig van de polen", zegt Bruno Arsioli.

Elena Orlando voegt hieraan toe:"We hebben de sleutel gevonden om dit mysterie te ontsluiten, dat de toekomstige richtingen aangeeft die moeten worden ingeslagen. Het is van fundamenteel belang dat de Fermi-telescoop de komende jaren zal werken en de zon zal observeren."

Maar de gammastraling van de zon heeft waarschijnlijk nog meer te onthullen en vraagt ​​om verdere aandacht. Deze studie zal de wetenschappelijke argumenten versterken voor de continue monitoring van de zon door de volgende generatie ruimteobservatoria voor gammastraling.

"Als vaststaat dat hoge energie-emissies echt informatie bevatten over de zonneactiviteit, dan moet de volgende missie worden gepland om realtime gegevens te verschaffen over de gammastraling van de zon", zegt Arsioli.

Meer informatie: Nog een zonneschijnmysterie:onverwachte asymmetrie in GeV-emissie van de zonneschijf, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1bd2

Journaalinformatie: Astrofysisch tijdschrift

Aangeboden door Universiteit van Lissabon