科学者は、太陽コロナ内の帯電した粒子の最先端のスーパーコンピューターシミュレーションをシミュレートし、その後の荷電粒子の加速をシミュレートしました。彼らは、加速メカニズムには太陽風の特定の条件が必要であることを発見しました。太陽風は、太陽からの帯電した粒子の継続的な流出です。
太陽の風の速度が約500〜650キロメートル（310マイルと404マイル）の間で、太陽の上に大きな領域がある場合、地表を突破する強い磁場がある場合、加速メカニズムが動作を開始する条件が適切です。
科学者の観察は、地球の磁気盾の外で働く宇宙飛行士を保護するための十分なリードタイムで有害な宇宙放射を予測する新しい空間気象モデルの開発につながる可能性があります。宇宙放射は宇宙飛行士にとって大きな健康被害であり、月と火星への人間の任務に大きな課題をもたらします。
研究チームの調査結果は、ジャーナル_Physical Review Letters_に掲載されました。
「宇宙飛行士が地球の保護磁気圏以外に移動すると、彼らは高レベルの宇宙放射にさらされます」と、NC州の物理学部の卒業生の著名な学部教授であり、研究の対応する著者である卒業生のヴァシリス・アンジェロポウロス博士は述べました。 「この放射線の多くは、非常にエネルギー性のあるプロトンの形をとっています。しかし、何十年にもわたる研究にもかかわらず、これらの陽子をそのような高いエネルギーに加速する物理的メカニズムをまだ完全には理解していません。」
天体物理学者は、太陽のコロナ（太陽の外側の大気）で加速が起こる可能性が高いと考えており、単一のプロセスが地球の近くで観察されたエネルギーに陽子を加速することができないため、段階的に発生する必要があると考えています。一般的なシナリオは、磁場ライン（磁気再接続と呼ばれるプロセス）の再接続を通じて、陽子が太陽に非常に近いかなりの量のエネルギーを獲得し、その後、太陽と地の間の領域である内側のヘリオスフェアのどこかで知られていないメカニズムによってさらに加速されることです。
観察結果は、これらのエネルギーイベントがいわゆる冠状腫瘤排出（CME）を含む太陽噴火に関連しているように見えることを示しています。ただし、CMEは常にユビキタスな現象であり、常に1％のみであり、危険な放射線を生成しています。
「これは、CMEだけが加速の原因ではないことを示しています」とAngelopoulos氏は述べています。 「もっと何かが必要です。粒子加速プロセスの開始につながる特定の条件があります。」
それで、これらの特定の条件は何ですか？
研究チームは、CMEを含む太陽光発散の最先端のスーパーコンピューターモデルを使用して、一連の物理ベースのシミュレーションを実施しました。彼らは、太陽風が特定の速度範囲にあるときに高エネルギー陽子の加速が始まることを発見し、太陽の上に太陽の上にピアスする大きな領域があることを発見しました。
「太陽コロナは磁場でいっぱいであり、磁場が加速プロセスで重要な役割を果たすと長い間疑ってきました」と、NC物理学部の元博士号研究学者であり、論文の主著者であるXiaowei Wang博士は述べています。 「しかし、磁場は正しい方法で構造化されなければなりません。太陽の向こう側に完全に伸びるスリンクなものです。私たちの数値シミュレーションは、これらの条件が発生すると、高エネルギープロトンの生成に段階が設定されていることを示しています。」
そのような好ましい条件が存在する場合、磁気再接続は非常に速くなる可能性があります。これにより、電界が陽子を高いエネルギーに加速するように、磁場を迅速に再構築できます。
宇宙気象モデルは、太陽風の条件と太陽の大規模な磁場構造に関する情報を提供できる場合、地球での高エネルギープロトンイベントの発生と到着時間を潜在的に予測できます。この機能を備えた宇宙天気モデルの開発は挑戦的ですが、実行可能であり、Angelopoulosのグループでの研究はその方向に向かって継続しています。
