Вчені довели, що один із найяскравіших гамма-спалахів в історії спостережень, що стався у жовтні 2022 року, вплинув як на нижню, так і на верхню частину іоносфери Землі — оболонку, яка захищає нас від космічного випромінювання.
Іоносфера – іонізована сонячним та космічним випромінюванням верхня частина атмосфери Землі. Вона починається з висоти близько 60 кілометрів і відіграє велику роль у захисті поверхні планети від небезпечного випромінювання, зокрема від гамма-спалахів, що прилітають із глибин космосу.
Гамма-спалахи – одні з найенергетичніших подій у Всесвіті. Вони бувають як короткими, так і тривалими, виникають при загибелі масивних зірок та злитті нейтронних зірок.
Один такий надзвичайно яскравий та тривалий гамма-сплекс — GRB221009A — «долетів» до Землі 9 жовтня 2022 року. Він тривав сотні секунд і був визнаний одним із найяскравіших гамма-сплесків за півстоліття спостережень. Астрономи одразу помітили обурення у нижніх шарах іоносфери, спровоковане спалахом, на висоті від 60 до 350 кілометрів.
Траєкторія польоту супутника (синя лінія), область, де детектор зреагував на обурення іоносфери (зелена лінія). Червоною точкою позначено точку «зеніту» гамма-спалаху GRB221009A, сірим — область планети, «освітлена» тим гамма-спалахом (праворуч) / © Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-023-425515
У новій роботі, опублікованій у журналі Nature Communications, вчені навели докази сильного обурення та у верхніх шарах іоносфери – на висоті 507 кілометрів. Обурення вловив детектор електричних полів, встановлений на китайському сейсмо-електромагнітному супутнику (CSES), який під час спалаху пролітав низькою навколоземною орбітою з півночі на південь над територією Європи.
Отримані з супутника дані говорять про аномальну іонізацію іоносфери. Зазвичай подібні обурення – результат спалахів на Сонці та інших подій, пов’язаних із активністю світила. Автори нового дослідження висунули гіпотезу, що настільки потужне обурення електричного поля іоносфери на висоті 507 кілометрів спровоковане лише зміною щільності плазми через іонізуючий ефект гамма-сплеску.
Щоб перевірити цю версію, дослідники вивчили розподіл щільності електронів в іоносфері над Європою за даними системи супутників GNSS та побудували аналітичну модель впливу гамма-сплесків на електричні поля верхніх шарів іоносфери.
З’ясувалося, що гамма-спалахи не мають значного впливу до перетину певного порога у співвідношенні швидкості появи нових іонів під впливом спалаху до природної швидкості поглинання цих іонів в іоносфері. І це підтверджує висунуту раніше гіпотезу про те, що взаємодія гамма-спалахів та верхніх шарів атмосфери – пороговий процес.
Упродовж останніх десяти років спеціалізовані супутники «ловлять» у середньому один гамма-спалах на день, але вкрай рідко внаслідок таких сплесків виникають обурення в іоносфері — і жодного разу ці обурення не помічали у верхніх шарах іоносфери.
Незвичайність нового відкриття в тому, що досі вважалося, що так сильно обурювати іоносферу можуть лише події на Сонці. Те, що гамма-спалахи, джерела яких можуть лежати в мільйонах світлових років від нас, здатні серйозно впливати на Землю, досить несподівано. Оскільки сила гамма-спалахів часто значно різниться, не виключено, що найсильніші з них здатні серйозніше впливати на земну атмосферу.
Підписуйся на наш Telegram-канал