У нашому Сонці є щось справді дивне.
Насправді в Сонці є багато дивовиж, але космічний зонд щойно дав нам підказку, яка може знадобитися для пояснення однієї з них. Нові спостереження Європейського космічного агентства (ESA) Solar Orbiter показують, що постійне перез’єднання крихітних ліній магнітного поля може бути принаймні частиною причини того, чому деякі частини Сонця набагато гарячіші, ніж інші.
Проблема в тому, що поверхня Сонця має температуру близько 5500 градусів за Цельсієм (9932 за Фаренгейтом) – нормальна температура для зірки, схожої на Сонце. Але речовина в її атмосфері стає чомусь тільки гарячішою з віддаленням від поверхні, досягаючи приголомшливих 2 мільйонів градусів за Цельсієм у найвищій частині, відомій як корона.
Ми знаємо про цю корональну інверсію температури з 1940-х років, і вважається, що це звичайна особливість зірок. Але чому – вчені так і не змогли визначити.
Одним із провідних кандидатів на пояснення цього явища є постійне дрібномасштабне магнітне перез’єднання.
Принаймні у великому масштабі магнітне перез’єднання є добре задокументованою поведінкою Сонця. Більшість зірок — це турбулентні кулі неймовірно гарячої плазми, що складається із заряджених частинок, і яка сильно взаємодіє з електромагнітними силами. Це означає, що такі об’єкти, як наше Сонце, наїжачені надзвичайно складними та безладними магнітними полями.
За межами самого внутрішнього шару атмосфери Сонця, відомого як його фотосфера, ці лінії магнітного поля можуть сплутуватися, розтягуватися, замикатися, а потім знову з’єднуватися. Це створює величезний викид енергії – двигун, який приводить в дію сонячні спалахи та викиди корональної маси, які посилають частинки, що вибухають через Сонячну систему.
У менших масштабах вчені вважали, що ці події повторного з’єднання будуть вводити енергію в корону, таким чином забезпечуючи її джерелом нагріву. Але Сонце дуже гаряче і яскраве, що ускладнює спостереження; ми просто не мали достатньої роздільної здатності, щоб побачити малі масштаби, в яких відбуватиметься цей процес.
Ось де Solar Orbiter виходить на сцену. Сонячний зонд ESA був запущений у лютому 2020 року, і він наблизився до нашої рідної зірки, щоб вивчити її діяльність у вражаючих деталях.
Коли космічний корабель здійснив зближення, він побачив щось дивовижне. 3 березня 2022 року зображення з надвисокою роздільною здатністю в екстремальних ультрафіолетових хвилях показали магнітне перез’єднання, що відбувається в абсолютно крихітних масштабах (для Сонця) – лише 390 кілометрів (242 милі) в поперечнику.
Протягом години космічний корабель зафіксував точку, відому як нульова, де інтенсивність магнітного поля падає до нуля. Це точка магнітного перез’єднання. Протягом цього періоду часу температура нульової точки підтримувалася на рівні близько 10 мільйонів градусів Цельсія. Нульова точка також викликала безперервний потік, який витікав зі швидкістю близько 80 кілометрів на секунду, видимий у вигляді «крапель» плазми.
Це те, що відомо як «м’яке» відновлення зв’язку, але нульова точка також продемонструвала фазу більш насильницького відновлення зв’язку. Це вибухове повторне підключення тривало лише близько чотирьох хвилин, але воно показало, що два види повторного підключення відбуваються одночасно та в масштабах, менших, ніж ми могли визначити раніше.
Ці два типи повторного з’єднання передадуть масу та енергію в корону над ними, забезпечуючи джерело тепла, яке могло б пояснити принаймні частину погано вивченої температурної інверсії.
Отримані дані також свідчать про те, що повторне підключення може навіть відбуватися в масштабах, надто малих для того, щоб Solar Orbiter його міг розпізнати, принаймні на такому близькому підході.
Тим часом у нас є перші докази того, що на поверхні Сонця відбувається постійне дрібномасштабне магнітне перез’єднання, що підтверджує давню гіпотезу про те, як нагрівається корона.
Дослідження опубліковано в Nature Communications.
Читайте також:
