Что-то странное происходит в атмосфере Солнца, и мы только что получили важную подсказку

С Солнцем действительно связано что-то странное.

На самом деле, с Солнцем связано много странного, но новаторский космический зонд только что дал нам подсказку, которая может понадобиться для решения одной из их. Новые наблюдения солнечного орбитального аппарата Европейского космического агентства (ESA) показывают, что постоянное повторное соединение крошечных силовых линий магнитного поля может быть, по крайней мере, одной из причин того, почему некоторые части Солнца намного горячее, чем другие.

«Это звезда», — наверняка думаете вы. «Конечно, жарко».

Проблема в том, что поверхность Солнца имеет температуру около 5 500 градусов по Цельсию (9 932 по Фаренгейту) — нормальная температура для звезды, подобной Солнцу. Но вещество в его атмосфере становится все более горячим по мере удаления от поверхности, достигая сбивающих с толку 2 миллионов градусов по Цельсию в самых верхних пределах, известных как корона.

Мы знали об этой инверсии корональной температуры с момента 1940-х, и считается, что это обычная черта звезд. Но что ученые не смогли определить, так это почему.

Одним из главных кандидатов на объяснение этого явления является постоянное мелкомасштабное магнитное пересоединение.

По крайней мере, в больших масштабах, магнитное пересоединение — хорошо задокументированное поведение Солнца. Большинство звезд представляют собой бурлящие, турбулентные шары невероятно горячей плазмы; жидкость, состоящая из заряженных частиц, сильно взаимодействующих с электромагнитными силами. Это означает, что такие объекты, как наше Солнце, буквально изобилуют чрезвычайно сложными и беспорядочными магнитными полями.

За пределами самого внутреннего слоя атмосферы Солнца, известного как его фотосфера, эти силовые линии магнитного поля могут запутываться, растягиваться, разрываться, а затем снова соединяться. Это производит огромный всплеск энергии — двигатель, который приводит в действие солнечные вспышки и выбросы корональной массы, которые посылают частицы, взрывающиеся через Солнечную систему.

Ученые полагали, что в меньших масштабах эти события воссоединения будут нагнетать энергию в корону. , тем самым обеспечив его источником нагрева. Но Солнце очень горячее и яркое, что затрудняет его наблюдение; у нас просто не было достаточного разрешения, чтобы увидеть мелкие масштабы, в которых будет происходить этот процесс.

Именно здесь в игру вступает Solar Orbiter. Солнечный зонд ЕКА, запущенный в феврале 2020 года, приближается к нашей родной звезде, приближаясь к опасной близости в ходе серии повторяющихся сближений, чтобы изучить ее активность в мельчайших подробностях.

Как и космический корабль. приблизившись к своему первому близкому приближению, он увидел что-то удивительное. 3 марта 2022 года изображения со сверхвысоким разрешением в экстремальных ультрафиолетовых длинах волн показали, что магнитное пересоединение происходит в абсолютно крошечных масштабах (для Солнца) — всего 390 километров (242 мили) в поперечнике.

Это действительно невероятно. Ученым удалось разрешить и изучить явление, немного меньшее, чем длина Гранд-Каньона на поверхности Солнца.

В течение часа космический аппарат зафиксировал точку, известную как нулевая точка. , где напряженность магнитного поля падает до нуля. Это точка магнитного пересоединения. В течение этого времени температура нулевой точки поддерживалась на уровне около 10 миллионов градусов по Цельсию. Нулевая точка также создавала непрерывный поток со скоростью около 80 километров в секунду, видимый как «капли» плазмы.

Это то, что известно как «мягкое» повторное соединение, но нулевая точка также продемонстрировал фазу более бурного воссоединения. Это взрывное воссоединение длилось всего около четырех минут, но оно показало, что два вида воссоединения происходят одновременно и в масштабах меньших, чем мы могли определить ранее.

Эти два типа воссоединения будут переносят массу и энергию в корону над ними, обеспечивая источник тепла, который может объяснить, по крайней мере, некоторые из плохо изученных температурных инверсий.

Выводы также предполагают, что повторное соединение может происходить даже в слишком малых масштабах. для Solar Orbiter, по крайней мере, при таком близком подходе. Следующие несколько, а также тот, который только что произошел 10 апреля, будут еще ближе, что может привести к наблюдениям с еще более высоким разрешением.

Тем временем у нас есть первые данные наблюдений, подтверждающие, что постоянное мелкомасштабное магнитное пересоединение происходит на поверхности Солнца, подтверждая давнюю гипотезу и приближая нас к разгадке того, как нагревается корона.

Исследование опубликовано в Nature Communications.