На Сонці виявили гарячих пуголовків

Опубликованно 18.05.2019 05:00

Вчені виявили на Сонці струменя у формі пуголовків, що вириваються з регіонів з інтенсивними магнітними полями. Формально названі "псевдошоками", ці структури складаються повністю з плазми - електропровідного матеріалу заряджених часток, які становлять приблизно 99 відсотків видимого всесвіту. І це відкриття відкриває шлях до однієї з найдавніших загадок в астрофізиці.

Вже 150 років вчені намагаються з'ясувати, чому тонка верхня атмосфера Сонця (корона) більш ніж в 200 разів гаряче поверхні Сонця. Цей регіон, що простягнувся на мільйони кілометрів, якимось чином нагрівається і випускає постійно заряджені частинки, які мчать крізь Сонячну систему на надзвукових швидкостях.

Коли ці частинки наближаються до Землі, вони можуть завдавати шкоди супутникам і космонавтам, порушувати електрозв'язок і навіть паралізувати електричні мережі під час особливо інтенсивних викидів. Розуміння того, як корона стає такою гарячою, що в кінцевому підсумку може допомогти нам зрозуміти основну фізику, що стоїть за причиною цих збурень.

В останні роки вчені в значній мірі обговорюють два можливих пояснення нагріву корони: наноспалахи і електромагнітні хвилі. Теорія нановспышек передбачає вибухи, схожі на вибухи бомб, які вивільняють енергію в сонячній атмосфері. Вони є крихітними сестрами великих сонячних спалахів і, ймовірно, відбуваються, коли лінії магнітного поля взрывоподобно з'єднуються, випускаючи хвилю гарячих, заряджених часток.

Альтернативна ж теорія пропонує тип електромагнітних хвиль, званих альфвеновскими хвилями. Ці хвилі можуть виштовхувати заряджені частинки в атмосферу, як морська хвиля штовхає перед собою катається на ній серфера. Тепер вчені вважають, що корона може нагріватися не внаслідок одного-єдиного такого явища, а комбінацією таких.

І ось тепер відкриття псевдошоков виводить на поле нового гравця. Зокрема, вони можуть сприяти нагріву корони в певний час, а саме, коли Сонце активно. Такі сонячні максимуми - найбільш активні періоди одинадцятирічного сонячного циклу - характеризуються збільшенням числа сонячних плям, сонячних спалахів і викидів корональної маси.

Виявлення ж псевдошоков стало в певному сенсі збігом. У нещодавньому аналізі даних Interface Imaging Spectrograph (IRIS) вчені відзначили унікальні подовжені струменя, які вилітали з сонячних плям і піднімалися на 4800 кілометрів у внутрішню корону. Сонячні плями - це прохолодні магнітно-активні області на поверхні Сонця. Струменя з товстими головами і истонченными хвостами виглядали для дослідників як пуголовки, плаваючі в сонячних шарах.

"Ми шукали хвилі і сплески плазми, але замість цього ми помітили такі динамічні псевдошоки, як окремі плазмові струмені, які не були схожі на справжні ударні хвилі, але при цьому виявилися досить енергійними, щоб заповнити втрати сонячного випромінювання", - говорить Абхішек Шривастава з Індійського технологічного інституту (BHU) у Варанасі (Індія). Він є провідним автором нового дослідження, опублікованого в журналі Nature Astronomy.

Використовуючи комп'ютерне моделювання, яке відповідала подіям, дослідники виявили, що ці псевдошоки можуть передавати достатньо енергії і плазми, щоб нагрівати внутрішню корону. Вчені підозрюють, що псевдошоки відштовхуються магнітним перепідключенням - вибуховою переорієнтацією ліній магнітного поля, яка часто відбувається в сонячних плямах і навколо них. Псевдошоки досі спостерігалися тільки на краях сонячних плям, але дослідники вважають, що вони також відбуваються і в інших областях з сильним магнітним полем.

Протягом останніх п'яти років IRIS спостерігав за Сонцем, зробивши за цей час понад 10 тисяч обертів навколо Землі. IRIS - це телескоп, одна з декількох космічних обсерваторій NASA, які безперервно спостерігали за Сонцем протягом останніх двох десятиліть. Разом вони працюють над тим, щоб покласти край дебатам про нагрівання корони і розгадати інші таємниці Сонця.

"З самого початку наукові дослідження IRIS були зосереджені на поєднанні спостережень сонячної атмосфери з високою роздільною здатністю з цифровим моделюванням, яке відстежує фундаментальні фізичні процеси", - розповів Барт Де Понтье з Лабораторії Сонця і астрофізики Lockheed Martin в Пало-Альто, Каліфорнія. - "Це дослідження є гарною ілюстрацією того, як такий скоординований підхід може призвести до нового фізичного розуміння причин динаміки сонячної атмосфери".

Новий член гелиофизического флоту NASA, сонячний зонд «Паркер» (Parker Solar Probe), може дати додаткові підказки для вирішення загадки коронального нагріву. Запущений у 2018 році космічний зонд пролетить через сонячну корону, щоб відстежити, як енергія і тепло рухаються через цю область, і досліджувати, що прискорює сонячний вітер і високоенергетичні частинки сонця. Дослідження Parker Solar Probe спрямовані на вивчення явищ, що відбуваються далеко над регіоном, де утворюються і відбуваються псевдошоки, і вони зможуть пролити світло на інші механізми нагріву, такі як наноспалахи і електромагнітні хвилі. Ця робота продовжить і доповнить дослідження, проведені зондом IRIS.

"Цей новий механізм нагріву можна порівняти з випробуваннями Parker Solar Probe", - вважає Алеида Хіггінсон, виконуюча обов'язки наукового співробітника Parker Solar Probe з Лабораторії прикладної фізики Університету Джонса Хопкінса, Лорел, штат Меріленд. - "Разом вони могли б скласти вичерпну картину коронального нагріву".

Нагадаємо, раніше поведінку магнітних хвиль Сонця здивували вчених.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на сторінку Bigmir)net на Facebook: facebook.com/bigmir.net.

Категория: Наука