Para ilmuwan telah menemukan pola matahari yang dapat membantu memahami cuaca luar angkasa

Bagian yang hilang mungkin terkait dengan pola energi tinggi yang tidak biasa yang keluar dari permukaan matahari, menurut Science Alert Penelitian terbaru.

Kita sudah terbiasa mendengar tentang sinar ultraviolet matahari yang kita lindungi dengan menggunakan tabir surya. Matahari juga memancarkan sinar gamma yang lebih kuat, yang merupakan gelombang paling energik di Bumi Medan elektromagnetik. Setiap foton sinar gamma membawa energi satu miliar kali lebih banyak daripada foton ultraviolet.

Sinar gamma tidak berdampak langsung pada manusia di permukaan bumi karena fotonnya diserap oleh atmosfer. Namun para ilmuwan sedang menyelidiki apakah beberapa sinar berenergi tinggi ini dapat melacak aktivitas matahari, seperti ledakan dahsyat Matahari seperti jilatan api matahari atau ledakan di permukaannya. Peristiwa dahsyat seperti itu dapat menciptakan “cuaca luar angkasa”, yang dapat menghantam Bumi, memengaruhi operasi satelit, dan menghancurkan sistem kereta api atau kelistrikan.

Memprediksi peristiwa-peristiwa ekstrem Matahari akan menjadi peningkatan besar dalam pemahaman kita tentang Matahari, seperti memprediksi gempa bumi sebelum terjadi.

Dalam studi baru-baru ini, para ilmuwan menemukan bahwa beberapa bagian Matahari memancarkan sinar gamma yang lebih kuat dibandingkan bagian lainnya. Temuan ini mengejutkan karena model sebelumnya menunjukkan bahwa sinar gamma harus seragam di seluruh Matahari. Penelitian terbaru menemukan bahwa kutub matahari memancarkan radiasi tertinggi pada saat medan magnet utara dan selatan matahari berbalik.

“Ini tentang memiliki alat yang lebih baik untuk memprediksi aktivitas matahari,” kata Bruno Arseoli, rekan penulis dan peneliti di Universitas Lisbon dan Universitas Trieste. “Mungkin kita bisa menggunakan informasi baru dari energi yang sangat tinggi ini untuk membantu model kita memprediksi perilaku Matahari.”

Alasan ilmiah atas tren aneh ini masih menjadi misteri, kata para penulis. Namun medan magnet Matahari kemungkinan akan berubah dalam satu atau dua tahun ke depan, sehingga memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati fenomena aneh ini secara real time dan mengumpulkan lebih banyak data untuk menjelaskan fenomena tersebut.

Simetri di bawah permukaan matahari

Sinar gamma adalah raja dari segala energi. Energi tersebut dihasilkan oleh objek paling energik di alam semesta kita, seperti ledakan supernova atau bintang neutron. Ledakan nuklir dan petir di Bumi juga dapat menghasilkan sinar gamma.

Matahari juga dapat memancarkan sinar gamma melalui beberapa cara. Ketika letusan matahari mengeluarkan gas dan plasma dari permukaannya, sinar gamma juga dapat dipancarkan tetapi pada tingkat energi yang relatif kecil.

Sumber radiasi gamma matahari terbesar datang ketika Matahari dibombardir oleh partikel berenergi tinggi yang dipancarkan dari supernova dan bintang neutron di seluruh alam semesta, yang disebut sinar kosmik. Ketika sebuah partikel kosmik bermuatan menabrak Matahari, ia diorbit oleh medan magnet Matahari dan keluar kembali. Saat keluar, ia bertabrakan dengan gas di permukaan Matahari dan mengeksitasi partikel matahari menjadi foton sinar gamma.

Ahli astrofisika Tim Linden mengatakan konversi sinar gamma ini mungkin terjadi pada kedalaman 100 hingga 1.000 kilometer di bawah permukaan Matahari, di mana medan magnetnya cukup kuat untuk mengalihkan sinar kosmik.

“Dengan sinar gamma di Matahari, kita dapat melihat beberapa ribu kilometer di bawah,” kata Linden, ahli astrofisika di Universitas Stockholm yang tidak terlibat dalam studi baru ini. “Yang Ini bisa memberi Anda penyelidikan tentang apa yang terjadi jauh di bawah permukaan Matahari.

Aktivitas matahari tidak konstan. Setiap 11 tahun, bintang tuan rumah kita mengalami pergantian kostum seiring dengan perubahan posisi kutub magnet utara dan selatannya, yang dikenal sebagai siklus matahari. Saat kutub terbalik, tingkat aktivitas di permukaan matahari pun berubah. Matahari paling tidak aktif pada awalnya, yang dikenal sebagai solar minimum, dan paling aktif pada pertengahan saat kutub magnet secara resmi berubah, yang dikenal sebagai solar maksimum. Matahari diperkirakan akan mencapai titik maksimum matahari pada tahun depan atau lebih.

Dalam studi baru ini, para peneliti mempelajari bagaimana radiasi gamma matahari berubah sepanjang siklus matahari, menggunakan data yang dikumpulkan dari Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma Fermi milik NASA. Mereka menemukan bahwa radiasi gamma paling kuat terjadi di kutub Matahari, tempat aktivitas matahari mencapai puncaknya selama siklus tersebut, bertepatan dengan inversi formal medan magnet.

“Ini tidak terduga,” kata Arceoli. “Ini hanyalah sesuatu yang baru yang kami temukan tentang matahari.”

Linden menambahkan, penemuan ini mengejutkan karena sebenarnya kekuatan medan magnet Matahari tidak banyak berubah dalam kurun waktu 11 tahun. Selama aktivitas puncak, medan magnet Matahari menjadi lebih kusut, menyebabkan lebih banyak aktivitas seperti suar dan ledakan di permukaan, namun kekuatan keseluruhannya tidak serta merta berubah.

“Tidak ada seorang pun yang memiliki model yang mengatakan bagian tertentu dari Matahari akan lebih terang dibandingkan bagian lain sebagai fungsi dari siklus matahari,” kata Linden, namun penelitian sebelumnya telah mengisyaratkan pola yang tidak biasa. Dia menunjukkan bahwa area tertentu di Matahari lebih terang dibandingkan area lain di A Penelitian sebelumnyaNamun studi baru ini menganalisis tren tersebut secara lebih rinci.

Kini, model dan pemahaman energi gamma Matahari kita harus ditinjau ulang. Karena struktur miring ini muncul pada saat Matahari melewati inti magnetnya, ada kemungkinan sinar gamma berkaitan dengan pembentukan magnet dan aktivitas matahari, kata Arcioli.

Elena Orlando, penulis studi dan peneliti di Universitas Trieste dan Universitas Stanford, mengatakan penjelasan pastinya masih menjadi misteri. Salah satu gagasan yang mungkin adalah bahwa sinar kosmik menghantam wilayah berbeda selama periode maksimum matahari. Atau mungkin ada sesuatu yang istimewa pada kutub saat matahari maksimum, yang menarik lebih banyak sinar kosmik untuk mencapainya. Mungkin juga ada penafsiran yang sangat berbeda.

“Hal ini menunjukkan bahwa sinar gamma membawa informasi tentang aktivitas matahari,” kata Arseoli. “Ini semacam membuka bidang studi baru untuk asosiasi ini.”

Alat potensial untuk memprediksi aktivitas matahari

Memprediksi kejadian matahari ekstrem seperti memprediksi gempa bumi. Proses bawah permukaan mulai bergeser dan dapat menimbulkan aktivitas di permukaan, namun sulit diprediksi secara pasti kapan dan di mana.

“Studi ini membantu memperluas pengetahuan kita tentang asal muasal sinar gamma di permukaan Matahari,” kata fisikawan partikel Mihr On Nisa, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.

Penelitian sebelumnya juga menunjukkan bahwa sinar gamma tidak bersinar secara seragam di seluruh Matahari, namun ini adalah penelitian pertama yang menunjukkan perubahan selama puncak aktivitas matahari.

Orlando mengatakan sinar gamma dapat membantu melihat lebih awal proses di permukaan dan memberikan petunjuk tentang keadaan umum Matahari. Misalnya, peningkatan radiasi gamma di kutub dapat mengindikasikan bahwa medan magnet Matahari sedang dalam proses pembalikan dan aktivitas Matahari meningkat sehingga menyebabkan lebih banyak jilatan api matahari yang dapat menghantam Bumi.

Penelitian di masa depan juga dapat melihat bagaimana radiasi gamma berubah sebelum terjadinya jilatan api matahari yang besar, kata Linden, yang berpotensi menggunakan observasi tersebut sebagai alat peramalan – seperti menentukan apakah akan terjadi hujan di Bumi karena kondisi cuaca.

“Medan magnet yang sama yang bertanggung jawab untuk memodulasi partikel berenergi tinggi yang menghasilkan sinar gamma ini juga bertanggung jawab atas pasang surutnya cuaca luar angkasa,” kata Nyssa. “Terlepas dari apakah kehidupan terganggu oleh cuaca luar angkasa, memahami dengan baik fisika bintang terdekat kita hanya akan menambah pengetahuan kita tentang tempat kita di alam semesta.”

Artikel ini adalah bagian dari Planet tersembunyikolom yang mengeksplorasi ilmu pengetahuan yang menakjubkan, tak terduga, dan aneh di planet kita dan sekitarnya.