Объекты на солнце добавляют новую подсказку к вековой тайне. Ученые обнаружили струи в форме головастиков, выходящие из областей с интенсивными магнитными полями на Солнце. В отличие от тех, кто живет на Земле, эти «головастики», формально называемые псевдошоками, сделаны полностью из плазмы, электропроводящего материала, состоящего из заряженных частиц, которые составляют приблизительно 99 процентов наблюдаемой Вселенной. Открытие добавляет новый ключ к одной из самых давних загадок в астрофизике.

Изображения с IRIS показывают струи головастиков в форме псевдошоков, исходящих от Солнца. Фото: Абхишек Сривастава ИИТ (BHU) / Джой Нг, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА

В течение 150 лет ученые пытались выяснить, почему тонкая верхняя атмосфера Солнца — корона — более чем в 200 раз горячее солнечной поверхности. Эта область, которая простирается на миллионы миль, каким-то образом перегревается и постоянно выпускает сильно заряженные частицы, которые движутся по Солнечной системе со сверхзвуковыми скоростями.

Когда эти частицы сталкиваются с Землей, они могут нанести вред спутникам и космонавтам, нарушить телекоммуникации и даже помешать электросетям во время особенно сильных событий. Понимание того, как корона становится такой горячей, в конечном итоге может помочь нам понять фундаментальную физику, стоящую за этими разрушениями.

В последние годы ученые в значительной степени обсудили два возможных объяснения нагрева короны: нанофлары и электромагнитные волны. Теория нанообликов предлагает взрывы, подобные бомбам, которые выделяют энергию в солнечную атмосферу. Братья и сестры по более крупным солнечным вспышкам, они, как ожидается, произойдут, когда линии магнитного поля взрывно соединятся, выпуская волну горячих, заряженных частиц. Альтернативная теория предполагает, что тип электромагнитной волны, называемой альфвеновскими волнами, может толкать заряженные частицы в атмосферу, подобно океанской волне, толкающей серфера. Ученые теперь думают, что корона может нагреваться комбинацией подобных явлений, а не только одной.

Псевдошок выталкивается и отключается от плазмы внизу

Компьютерное моделирование показывает, как псевдошок выталкивается и отключается от плазмы внизу (зеленый). Фото: Абхишек Сривастава ИИТ (BHU) / Джой Нг, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА

Новое открытие псевдошоков добавляет еще одного игрока к этой дискуссии. В частности, он может подавать тепло в корону в течение определенного времени, а именно, когда Солнце активно, например, во время солнечных максимумов — наиболее активной части 11-летнего цикла Солнца, отмеченного увеличением солнечных пятен, солнечных вспышек и выбросов корональной массы. ,

Открытие солнечных головастиков было несколько случайным. При недавнем анализе данных с помощью Спектрографа для визуализации областей интерфейса НАСА или IRIS ученые заметили уникальные удлиненные струи, возникающие из солнечных пятен — холодных магнитоактивных областей на поверхности Солнца — и поднимающиеся на 3000 миль вверх во внутреннюю корону. Самолеты с громоздкими головами и разреженными хвостами выглядели для ученых как головастики, плавающие в слоях Солнца.

«Мы искали волны и выбросы плазмы, но вместо этого мы заметили эти динамические псевдошоки, как отключенные плазменные струи, которые не похожи на настоящие удары, но очень энергичны для покрытия радиационных потерь Солнца», — сказал Абхишек Шривастава, ученый из Индии Технологический институт (BHU) в Варанаси, Индия, и ведущий автор новой статьи в области астрономии природы .

Используя компьютерное моделирование сопоставления событий, они определили, что эти псевдошоки могут нести достаточно энергии и плазмы для нагрева внутренней короны.

Псевдошоки в форме головастика

Псевдошоки в форме головастика, показанные в пунктирной белой рамке, выбрасываются из сильно намагниченных областей на поверхности Солнца. Фото: Абхишек Сривастава ИИТ (BHU) / Джой Нг, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА

Ученые полагают, что псевдошоки выбрасываются магнитным переподключением — взрывным запутыванием линий магнитного поля, которое часто происходит внутри и вокруг солнечных пятен. До настоящего времени псевдошоки наблюдались только вокруг краев солнечных пятен, но ученые ожидают, что они будут обнаружены и в других сильно намагниченных областях.

В течение последних пяти лет ИРИС следил за Солнцем на его 10 000 с лишним орбитах вокруг Земли. Это один из нескольких в солнечном флоте НАСА, который непрерывно наблюдал Солнце в течение последних двух десятилетий. Вместе они работают над разрешением спора о нагреве короны и разгадыванием других тайн, которые хранит Солнце.

«С самого начала научное исследование IRIS было сосредоточено на сочетании наблюдений солнечной атмосферы с высоким разрешением с числовым моделированием, которое фиксирует важные физические процессы», — говорит исследователь Барт Де Понтье из Лаборатории солнечной и астрофизики Lockheed Martin в Пало-Альто, Калифорния. «Этот документ является хорошей иллюстрацией того, как такой скоординированный подход может привести к новому физическому пониманию того, что движет динамикой солнечной атмосферы».

Паркер Solar Probe, новый член гелиофизического флота НАСА, возможно, сможет дать некоторые дополнительные подсказки для тайны нагрева короны. Запущенный в 2018 году космический корабль пролетает через солнечную корону, чтобы проследить, как энергия и тепло движутся по региону, и исследовать, что ускоряет солнечный ветер, а также частицы солнечной энергии. Рассматривая явления намного выше региона, где обнаружены псевдошоки, исследование Parker Solar Probe надеется пролить свет на другие механизмы нагрева, такие как нанофлары и электромагнитные волны. Эта работа дополнит исследование, проведенное с IRIS.

«Этот новый механизм нагрева можно сравнить с исследованиями, которые будут проводить Parker Solar Probe», — сказала Алеида Хиггинсон, заместитель научного сотрудника Parker Solar Probe из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. «Вместе они могли бы дать исчерпывающую картину коронального нагрева».

По материалам phys.org