Credito d'immagine: NASA
Gli astronomi credono che il Sole crei e distrugga l'antimateria come parte del suo naturale processo di reazione di fusione, ma nuove osservazioni della navicella spaziale Reuven Ramaty ad alta energia solare (RHESSI) della NASA hanno portato nuove intuizioni nel processo. L'antimateria si forma nei brillamenti solari quando particelle in rapido movimento accelerate dal bagliore vengono frantumate in particelle in movimento più lento nell'atmosfera del Sole (viene creata abbastanza antimateria in un solo bagliore per alimentare gli Stati Uniti per due anni). Sorprendentemente, l'antimateria non viene distrutta immediatamente; invece, viene trasportato dal bagliore in un'altra regione del Sole prima di essere distrutto.
Il miglior sguardo su come un'esplosione solare diventi una fabbrica di antimateria ha fornito spunti inaspettati su come funzionano le tremende esplosioni. L'osservazione può sconvolgere le teorie su come le esplosioni, chiamate brillamenti solari, creano e distruggono l'antimateria. Ha anche fornito dettagli sorprendenti su come fanno esplodere particelle subatomiche a quasi la velocità della luce.
I brillamenti solari sono tra le più potenti esplosioni nel sistema solare; il più grande può rilasciare tutta l'energia di un miliardo di bombe nucleari da un megaton. Un team di ricercatori ha utilizzato il veicolo spaziale Reuven Ramaty High Energy Solar Spageroscopic Imager (RHESSI) della NASA per scattare foto di un bagliore solare il 23 luglio 2002, usando i raggi X e la radiazione gamma ad alta energia del bagliore.
"Stiamo scattando foto di razzi di un colore completamente nuovo, uno invisibile all'occhio umano, quindi ci aspettiamo sorprese, e RHESSI ci ha già regalato un paio", ha affermato il dott. Robert Lin, membro della facoltà del Dipartimento di Fisica di l'Università della California, Berkeley, che è il principale investigatore di RHESSI.
I raggi gamma e i raggi X sono le forme più energiche di luce, con una particella di raggio gamma nella parte superiore della scala che trasporta milioni a miliardi di volte più energia di una particella di luce visibile. I risultati fanno parte di una serie di articoli sull'osservazione RHESSI che saranno pubblicati in Astrophysical Journal Letters il 1 ° ottobre.
L'antimateria annichilisce la materia normale in un'esplosione di energia, ispirando gli scrittori di fantascienza a usarla come una fonte estremamente potente per spingere le astronavi. La tecnologia attuale crea solo minuscole quantità, di solito in macchine lunghe miglia impiegate per frantumare gli atomi insieme, ma gli scienziati hanno scoperto che il bagliore del luglio 2002 ha creato un mezzo chilo (circa una libbra) di antimateria, abbastanza per alimentare gli Stati Uniti per due giorni. Secondo le immagini e i dati RHESSI, questa antimateria non è stata distrutta dove previsto.
L'antimateria è spesso chiamata "immagine speculare" della materia ordinaria, perché per ogni tipo di particella di materia ordinaria, è possibile creare una particella di antimateria identica, tranne per una carica elettrica opposta o altre proprietà fondamentali.
L'antimateria è rara nell'universo attuale. Tuttavia, può essere creato in collisioni ad alta velocità tra particelle di materia ordinaria, quando parte dell'energia proveniente dalla collisione entra nella produzione di antimateria. L'antimateria viene creata in razzi quando le particelle in rapido movimento accelerate durante il bagliore si scontrano con particelle più lente nell'atmosfera del Sole.
Secondo la teoria del chiarore, queste collisioni avvengono in regioni relativamente dense dell'atmosfera solare, poiché sono necessarie molte collisioni per produrre quantità significative di antimateria. Gli scienziati si aspettavano che l'antimateria sarebbe stata annientata vicino agli stessi luoghi, poiché ci sono così tante particelle di materia ordinaria da imbattersi. "L'antimateria non dovrebbe andare lontano", ha detto il dott. Gerald Share del Naval Research Laboratory, Washington, DC, autore principale di un documento sulle osservazioni di RHESSI sulla distruzione dell'antimateria nella tormenta del 23 luglio.
Tuttavia, in una versione cosmica del gioco delle conchiglie, sembra che questo bagliore possa aver mescolato l'antimateria in giro, producendolo in una posizione e distruggendolo in un'altra. RHESSI ha permesso fino ad oggi l'analisi più dettagliata dei raggi gamma emessi quando l'antimateria annichilisce la materia ordinaria nell'atmosfera solare. L'analisi indica che l'antimateria del bagliore potrebbe essere stata distrutta nelle regioni in cui le alte temperature hanno reso la densità delle particelle 1.000 volte inferiore a quella in cui avrebbe dovuto essere creato l'antimateria.
In alternativa, forse non esiste affatto un "gioco di conchiglie" e i razzi sono in grado di creare quantità significative di antimateria in regioni meno dense, o in qualche modo i razzi possono essere in grado di mantenere regioni dense nonostante le alte temperature, oppure l'antimateria è stata creata "sul correre "ad alta velocità, e la creazione ad alta velocità ha dato l'impressione di una regione ad alta temperatura, secondo il team.
I brillamenti solari sono anche in grado di far esplodere particelle cariche elettricamente nell'atmosfera del Sole (elettroni e ioni) fino a quasi la velocità della luce (circa 186.000 miglia al secondo o 300.000 km / sec.). La nuova osservazione RHESSI ha rivelato che i bagliori solari in qualche modo ordinano le particelle, sia per le loro masse che per la loro carica elettrica, mentre le spingono a velocità ultra elevate.
"Questa scoperta è una rivoluzione nella nostra comprensione dei brillamenti solari", ha affermato il dottor Gordon Hurford dell'Università della California, Berkeley, autore principale di uno dei quindici articoli su questa ricerca.
L'atmosfera solare è un gas di particelle cariche elettricamente (elettroni e ioni). Poiché queste particelle avvertono forze magnetiche, sono costrette a fluire lungo campi magnetici che permeano l'atmosfera del Sole. Si ritiene che i bagliori solari si verifichino quando i campi magnetici nell'atmosfera del Sole si contorcono e improvvisamente si innestano in una nuova configurazione, come un elastico che si rompe quando viene allungato. Questo si chiama riconnessione magnetica.
In precedenza, gli scienziati credevano che le particelle nell'atmosfera solare fossero accelerate quando venivano trascinate insieme al campo magnetico mentre si trasformava in una nuova forma, come una pietra in una fionda. Tuttavia, se fosse così semplice, tutte le particelle verrebbero sparate nella stessa direzione. Le nuove osservazioni di RHESSI mostrano che non è così; le particelle più pesanti (ioni) finiscono in una posizione diversa rispetto alle particelle più leggere (elettroni).
"Il risultato è sorprendente quanto i minatori d'oro che fanno esplodere una parete rocciosa e scoprono che l'esplosione ha gettato tutto lo sporco in una direzione e tutto l'oro in un'altra direzione", ha affermato il dottor Craig DeForest, un ricercatore solare presso il South West Research Inst. Boulder, Colo.
I mezzi con cui i razzi ordinano le particelle in base alla massa non sono noti; ci sono molti possibili meccanismi, secondo il team. In alternativa, le particelle potrebbero essere ordinate in base alla loro carica elettrica, poiché gli ioni sono caricati positivamente e gli elettroni caricati negativamente. In tal caso, un campo elettrico dovrebbe essere generato nel bagliore, poiché le particelle si muovono in diverse direzioni in un campo elettrico in base alla loro carica. In entrambi i casi, la riconnessione magnetica fornisce ancora energia, ma il processo di accelerazione è più complesso.
L'indizio che ha spinto gli scienziati a questo comportamento sorprendente era l'osservazione RHESSI che i raggi gamma dal bagliore del 23 luglio non erano emessi dalle stesse posizioni che emettevano i raggi X, come prevede la teoria. Secondo le teorie del bagliore solare, gli elettroni e gli ioni vengono accelerati ad alta velocità durante il bagliore e scorrono lungo strutture magnetiche a forma di arco. Gli elettroni si scontrano nell'atmosfera solare più densa vicino ai due punti degli archi, emettendo raggi X quando incontrano protoni caricati elettricamente che li deviano. I raggi gamma dovrebbero essere emessi dalle stesse posizioni quando anche gli ioni ad alta velocità si schiantano in queste regioni.
Mentre RHESSI ha osservato due regioni di emissione di raggi X ai piedi, come previsto, ha rilevato solo un bagliore diffuso di raggi gamma centrato in una posizione diversa circa 15.000 chilometri (circa 9.300 miglia) a sud dei siti di raggi X.
"Ogni nuova scoperta mostra che stiamo appena iniziando a capire cosa succede in queste gigantesche esplosioni", ha dichiarato il dott. Brian Dennis del Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Md., Che è lo scienziato della missione per RHESSI. RHESSI è stato lanciato il 5 febbraio 2002, con l'Università della California, Berkeley, responsabile della maggior parte degli aspetti della missione, e la NASA Goddard responsabile della gestione dei programmi e della supervisione tecnica.
Fonte: comunicato stampa della NASA
