Εκδηλώσεις Miyake:Ξετυλίγοντας εκρήξεις κοσμικής ακτινοβολίας με δαχτυλίδια δέντρων

Μερικά πράγματα σχετικά με την αστρονομία καταλαβαίνουμε αρκετά καλά — και μετά υπάρχουν εκδηλώσεις Miyake.

Μυστηριώδεις εκρήξεις ακτινοβολίας που εκρήξεις κοσμικής ακτινοβολίας, γνωστές ως Γεγονότα Miyake, φαίνεται να συμβαίνουν κάθε χίλια περίπου χρόνια, αλλά δεν γνωρίζουμε πραγματικά τι τις πυροδοτεί.

«Δεν ξέρουμε τι τις προκαλεί», λέει ο Benjamin Pope, από τη Σχολή Μαθηματικών και Φυσικής του Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ.

«Η κύρια θεωρία είναι ότι πρόκειται για ένα είδος ακραίας ηλιακής «υπερέκλαμψης» 50-100 φορές μεγαλύτερη από οποιαδήποτε άλλη έκλαμψη που έχει καταγραφεί ποτέ. Αν  αυτή είναι η περίπτωση, και ένα από αυτά εξαφανίστηκε σήμερα, θα ήταν καταστροφικό για τους δορυφόρους, τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, τις τηλεπικοινωνίες», εξηγεί ο Pope.

Αλλά μπορεί να μην είναι ο ήλιος.

«Έχουν προταθεί εναλλακτικές λύσεις:σουπερνόβα, εκρήξεις ακτίνων γάμμα, εκλάμψεις μαγνηταρίων (εκλάμψεις από αστέρια νετρονίων) και πραγματικά δεν γνωρίζουμε πολλά για αυτό για να είμαστε ειλικρινείς – κάτι που είναι ανησυχητικό για κάτι δυνητικά τόσο επικίνδυνο», εξηγεί ο ερευνητής σε ένα email.

Για να πάρει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτές τις εκρήξεις, ο Pope συγκέντρωσε μια μικρή ομάδα για να αναλύσει όλα τα δεδομένα ταυτόχρονα με το νέο λογισμικό στατιστικής και φυσικής που ανέπτυξαν — και κατέστησαν διαθέσιμο ανοιχτό κώδικα, για χρήση από οποιονδήποτε. Επικεντρώθηκαν ιδιαίτερα στους δακτυλίους δέντρων.

Τα συμβάντα Miyake προκαλούν αιχμές στην παραγωγή ισοτόπων άνθρακα-14. Πιστώσεις εικόνας:Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ.

Ενώ οι δακτύλιοι δέντρων δεν είναι ο μόνος τρόπος για να καταγράψετε αυτό το φαινόμενο (εμφανίζονται επίσης σε ορισμένα ισότοπα), είναι ένας καλός τρόπος για να μελετήσετε τα γεγονότα του Miyake. Βασικά, όταν η ακτινοβολία χτυπά την ατμόσφαιρα, παράγει ένα ραδιενεργό ισότοπο (μια εναλλακτική μορφή ατόμου) που ονομάζεται άνθρακας-14, το οποίο παράγει ένα ετήσιο ρεκόρ ακτινοβολίας. Αυτός ο άνθρακας-14 κυκλοφορεί μέσω του παγκόσμιου κύκλου άνθρακα στους ωκεανούς, στα δάση και σε όλους τους οργανισμούς στη Γη (συμπεριλαμβανομένου εσάς ή εμένα) και, φυσικά, φτάνει σε δακτυλίους δέντρων. Αυτό που κάνει τους δακτυλίους δέντρων τόσο σημαντικούς εδώ είναι ότι μπορούν να χρονολογηθούν με ακρίβεια, και ορισμένα δέντρα έχουν θαφτεί και διατηρηθεί καλά για χιλιάδες χρόνια. "Έτσι οι δακτύλιοι των δέντρων είναι σαν το μεγαλύτερο παρατηρητήριο του κόσμου, που κατέχουν ρεκόρ κοσμικής ακτινοβολίας που χρονολογείται χιλιετίες", λέει ο Pope.

Ουσιαστικά, οι συγγραφείς της μελέτης δεν παρουσίασαν νέα δεδομένα. Αντίθετα, πήραν όλα τα υπάρχοντα δημοσιευμένα δεδομένα δακτυλίου δέντρων και έγραψαν τον κώδικα για να μοντελοποιήσουν τη φυσική και τα στατιστικά στοιχεία και των έξι γνωστών γεγονότων Miyake ταυτόχρονα.

Το προφίλ χρόνου του carbon-14 εκτινάσσεται γύρω στα 774. Οι έγχρωμες κουκκίδες αντιπροσωπεύουν τις μετρήσεις στα Ιαπωνικά (M12) και στα Γερμανικά το μοντέλο της παραγωγής δέντρου (Oak) άνθρακας-14. Εικόνα από μια προηγούμενη μελέτη το 2013 που ισχυριζόταν ότι ο Ήλιος βρίσκεται πίσω από αυτά τα γεγονότα.

Η κύρια εστίαση ήταν η εξέταση των συσχετίσεων μεταξύ της ηλιακής δραστηριότητας και της εμφάνισης γεγονότων Miyake — αλλά δεν υπήρχε συσχέτιση.

«Δείξαμε ότι δεν συσχετίζονται με τη δραστηριότητα των ηλιακών κηλίδων και μερικά διαρκούν πραγματικά ένα ή δύο χρόνια», λέει ο πρώτος συγγραφέας UQ, προπτυχιακός φοιτητής μαθηματικών Qingyuan Zhang. «Αντί για μια στιγμιαία έκρηξη ή έκρηξη, αυτό που μπορεί να κοιτάμε είναι ένα είδος αστροφυσικής «θύελλας» ή έκρηξης.»

Αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο Ήλιος δεν είναι προκαλεί αυτά τα γεγονότα, αλλά κάνει την ερώτηση πολύ πιο περίπλοκη και ρίχνει νέο φως σε αυτό που ήταν ήδη ένα αινιγματικό γεγονός.

«Λαμβάνοντας υπόψη ότι πρόκειται για μικρούς αριθμούς, [διαπιστώσαμε] ότι δεν έχουν μια ιδιαίτερα ισχυρή σχέση με τον ηλιακό κύκλο. Μερικά από αυτά έχουν μεγάλη διάρκεια (κάτι που δεν αναμένεται για ηλιακές εκλάμψεις) και δεν βλέπουμε μεγάλη τάση με γεωγραφικό πλάτος (οι ηλιακές εκρήξεις αναμένεται να επηρεάσουν περισσότερο τους πόλους).»

"Δεν λέμε λοιπόν ότι δεν είναι ο ήλιος, μάλλον είναι ακόμα (κατά τη γνώμη μου), αλλά [είμαι] πραγματικά ότι η κατάσταση είναι πολύ πιο περίπλοκη από πριν, και το ερώτημα είναι πολύ πιο ανοιχτό", λέει ο Pope στο ZME Science.

Τελικά, έχουμε έναν καλύτερο τρόπο να μελετήσουμε αυτά τα γεγονότα, αλλά ακόμα δεν γνωρίζουμε πραγματικά τι τα προκαλεί και δεν έχουμε τρόπο να τα προβλέψουμε. Με βάση τα υπάρχοντα δεδομένα, υπάρχει περίπου 1% πιθανότητα να το δούμε την επόμενη δεκαετία και το 1% δεν είναι τόσο μικρή πιθανότητα δεδομένης της ζημιάς που μπορεί να προκαλέσει κάτι τέτοιο.

Ο Πόουπ ζητά περισσότερη έρευνα σχετικά με αυτό το θέμα και αναφέρει επίσης ότι η δημοσίευση της εφημερίδας ήταν πολύ διασκεδαστική και ευχαριστεί τους μαθητές Qingyuan Zhang, Utkarsh Sharma και Jordan Dennis, οι οποίοι έκαναν «πραγματικά μεγάλη συνεισφορά».

Η έρευνα δημοσιεύεται στο Proceedings of the  Royal Society A .