Багаття на Сонці. Розкрита таємниця загадкового нагрівання сонячної корони

Температура зовнішньої атмосфери Сонця, корони, протягом десятиліть спантеличувала вчених. Вона простягається на мільйони кілометрів у космос і тут неймовірно жарко — більше 1 мільйона градусів за Цельсієм. З іншого боку, поверхня Сонця має температуру +5 500 градусів за Цельсієм. Різниця температур не піддається логіці: в більшості випадків матеріал, що знаходиться ближче до джерела тепла, гарячіший, ніж що-небудь більш віддалене. Вчені давно здогадувалися, що тут задіяний якийсь невідомий механізм, повідомляє Space.

Нове дослідження показало, що тепла, яке виділяється нещодавно виявленими мініатюрними сонячними спалахами, схожими на багаття, може бути достатньо, щоб підтримувати величезне нагрівання корони. Дослідження було представлене на Генеральній асамблеї Європейського союзу наук про Землю (EGU).

У дослідженні використовувалося комп'ютерне моделювання для створення випромінювання сонячної енергії в надії викликати спалахи, подібні до тих, які в дійсності вимірюються науковими приладами. За словами професора Петера Харді з Інституту досліджень сонячної системи Макса Планка в Німеччині, коли команда провела симуляцію, вони побачили збільшення яскравості, аналогічну за масштабом вогнищ, які спостерігаються космічним апаратом Solar Orbiter. Потім вчені більш уважно вивчили магнітні збурення навколо семи найяскравіших змодельованих багать, які були приблизно того ж розміру, що й найяскравіші багаття, знайдені Solar Orbiter.

"Наша модель відстежує силові лінії магнітного поля, дозволяючи нам бачити зміни магнітного поля всередині та навколо подій, які призводять до підвищення яскравості з часом", — говорить Харді.

За словами Харді, відстеження цих магнітних ліній показало, що, схоже, існує процес, званий перепідключеннями. Вчені припускають, що магнітні перепідключення викликають великомасштабні сонячні спалахи та корональні викиди маси. Видимі руйнування на поверхні Сонця виникають, коли дві лінії магнітного поля протилежного напрямку розриваються і повторно з'єднуються, вивільняючи при цьому величезну кількість енергії.

"Наша модель показує, що енергії, яка виділяється вогнищами внаслідок перепідключення компонентів, може бути достатньо для підтримки температури сонячної корони, передбаченої на основі спостережень", — говорить Яцзе Чен, аспірант Пекінського університету в Китаї.

Багаття діаметром від 400 до 4 000 км можуть здатися великими з людської точки зору. Але насправді вони крихітні порівняно з більш відомими, але більш рідкісними сонячними спалахами, що викликають магнітні бурі на Землі.

Особливої значущості цим багаттям додає те, що їх багато. На перших зображеннях Solar Orbiter, випущених у липні 2020 року, вчені могли спостерігати ці багаття по всьому диску Сонця, кожен з яких мерехтів, як свічка, протягом від десяти секунд до декількох хвилин, перш ніж зникнути.

Ідея про те, що мініатюрні сонячні спалахи можуть бути відповідальні за загадкове нагрівання корони, була вперше висунута в 1980-х роках американським фізиком Юджином Паркером.

Нове дослідження припускає, що Паркер, якому зараз 93 роки, можливо, мав рацію.

"Наша місія вдала, оскільки будується на досягненнях тих апаратів, які літали раніше, а також на теоріях і моделях, вже висунутих за останні десятиліття", — говорить Даніель Мюллер, вчений, який займається проектом Solar Orbiter у Європейському космічному агентстві. "Ми з нетерпінням чекаємо даних від Solar Orbiter, які сприятимуть вирішенню відкритих питань у цій захопливій галузі".

Космічний апарат Solar Orbiter, який повинен зробити найближчі зображення Сонця, все ще знаходиться на стадії перевірки і коригування орбіти, відомої як круїзна фаза. Він офіційно почне наукове дослідження зірки в центрі нашої Сонячної системи в листопаді 2021 року.

Зображення, які показали багаття, були зроблені в червні 2020 року біля першого перигелію космічного апарату, точки його орбіти, найближчої до Сонця. У той час космічний апарат знаходився на відстані майже 77 мільйонів кілометрів від поверхні зірки, що становить приблизно половину середньої відстані між Сонцем і Землею. Але керівники Solar Orbiter продовжують скорочувати його орбіту навколо Сонця, що в кінцевому підсумку приведе його на відстань 42 мільйони кілометрів.

Сонячний зонд "Паркер" пірнає глибше в сонячне середовище, проходячи ближче, ніж на 10 мільйонів миль від поверхні Сонця. Але на зонді немає камер для отримання зображень поверхні Сонця, замість цього він робить інші виміри довколасонячного середовища.

Трохи пізніше під час місії Solar Orbiter оператори відхилять його орбіту навколо Сонця з площини екліптики, в якій обертаються планети, що дозволить космічному апарату зробити перші в історії знімки полюсів зірки у високій роздільній здатності. За словами вчених, вивчення активності навколо полюсів допоможе поглибити наше розуміння магнетизму Сонця та зрозуміти, що рухає сонячним циклом, періодичними приливами і відливами зіркових спалахів і сонячних плям.