Костры на Солнце. Раскрыта тайна загадочного нагревания солнечной короны

Температура внешней атмосферы Солнца, короны, на протяжении десятилетий озадачивала ученых. Она простирается на миллионы километров в космос и здесь невероятно жарко — более 1 миллиона градусов по Цельсию. С другой стороны, поверхность Солнца имеет температуру 5 500 градусов по Цельсию. Разница температур не поддается логике: в большинстве случаев материал, находящийся ближе к источнику тепла, горячее, чем что-либо более удаленное. Ученые давно догадывались, что здесь задействован какой-то неизвестный механизм, сообщает Space

Новое исследование показало, что тепло, выделяемое недавно обнаруженными миниатюрными солнечными вспышками, похожими на костры, может быть достаточно, чтобы поддерживать огромное нагревание короны. Исследование было представлено на Генеральной ассамблее Европейского союза наук о Земле (EGU).

В исследовании использовалось компьютерное моделирование для создания излучения солнечной энергии в надежде вызвать вспышки, подобные тем, которые в действительности измеряются научными приборами. По словам профессора Петера Харди из Института исследований солнечной системы Макса Планка в Германии, когда команда провела симуляцию, они увидели увеличение яркости, аналогичную по масштабу кострам, наблюдаемым космическим аппаратом Solar Orbiter. Затем ученые более внимательно изучили магнитные возмущения вокруг семи самых ярких смоделированных костров, которые были примерно того же размера, что и самые яркие костры, обнаруженные Solar Orbiter.

"Наша модель отслеживает силовые линии магнитного поля, позволяя нам видеть изменения магнитного поля внутри и вокруг событий, которые приводят к повышению яркости со временем", — говорит Харди.

По словам Харди, отслеживание этих магнитных линий показало, что, похоже, имеет место процесс, называемый переподключением. Ученые предполагают, что магнитные переподключения вызывают крупномасштабные солнечные вспышки и корональные выбросы массы. Видимые разрушения на поверхности Солнца возникают, когда две линии магнитного поля противоположного направления разрываются и повторно соединяются, высвобождая при этом огромное количество энергии.

"Наша модель показывает, что энергии, выделяемой кострами в результате переподключения компонентов, может быть достаточно для поддержания температуры солнечной короны, предсказанной на основе наблюдений", — говорит Яцзе Чен, аспирант Пекинского университета в Китае.

Костры диаметром от от 400 до 4000 км могут показаться большими с человеческой точки зрения. Но на самом деле они крошечные по сравнению с более известными, но более редкими солнечными вспышками, вызывающими магнитные бури на Земле.

Особой значимости этим кострам придает то, что их много. На первых изображениях Solar Orbiter, выпущенных в июле 2020 года, ученые могли наблюдать эти костры по всему диску Солнца, каждый из которых мерцал, как свеча, в течение от десяти секунд до нескольких минут, прежде чем исчезнуть.

Идея о том, что миниатюрные солнечные вспышки могут быть ответственны за загадочное нагревание короны, была впервые выдвинута в 1980-х годах американским физиком Юджином Паркером.

Новое исследование предполагает, что Паркер, которому сейчас 93 года, возможно, был прав.

"Наша миссия удачна, поскольку строится на достижениях тех аппаратов, которые летали раньше, а также на теориях и моделях, уже выдвинутых за последние десятилетия", — говорит Даниэль Мюллер, ученый, который занимается проектом Solar Orbiter в Европейском космическом агентстве. "Мы с нетерпением ждем данных от Solar Orbiter, которые будут способствовать решению открытых вопросов в этой захватывающей области".

Космический аппарат Solar Orbiter, который должен cделать самые близкие изображения Солнца, все еще находится на стадии проверки и корректировки орбиты, известной как круизная фаза. Он официально приступит к научному исследованию звезды в центре нашей Солнечной системы в ноябре 2021 года.

Изображения, которые показали костры, были сделаны в июне 2020 года около первого перигелия космического аппарата, точки его орбиты, ближайшей к Солнцу. В то время космический аппарат находился на расстоянии около 77 миллионов километров от поверхности звезды, что составляет примерно половину среднего расстояния между Солнцем и Землей. Но управляющие Solar Orbiter продолжают сокращать его орбиту вокруг Солнца, что в конечном итоге приведет его на расстояние 42 миллиона километров.

Солнечный зонд "Паркер" ныряет глубже в солнечную среду, проходя ближе, чем на 10 миллионов миль от поверхности Солнца. Но на зонде нет камер для получения изображений поверхности Солнца, вместо этого он делает другие измерения околосолнечной среды.

Немного позже в ходе миссии Solar Orbiter операторы отклонят его орбиту вокруг Солнца из плоскости эклиптики, в которой вращаются планеты, что позволит космическому аппарату сделать первые в истории снимки полюсов звезды в высоком разрешении. По словам ученых, изучение активности вокруг полюсов поможет углубить наше понимание магнетизма Солнца и понять, что движет солнечным циклом, периодическими приливами и отливами звездных вспышек и солнечных пятен.