Вчені з’ясували природу дивних тіней в атмосфері Сонця

Вчені з'ясували природу дивних тіней в атмосфері Сонця

Нарешті ми можемо знайти пояснення таємничим тіням в атмосфері Сонця, які спостерігаються під час сонячних спалахів.

Вперше помічені в 1999 році, ці таємничі смуги – так звані «темні порожнечі, що рухаються вниз» – вважалися пов’язаними із взаємодією магнітного поля, що викликає сонячні виверження. Тепер фізики Сонця виявили, що насправді це не так; скоріше, ці «надаркадні низхідні потоки» є результатом взаємодії рідини в сонячній плазмі.

Явище дуже схоже на структури, що спостерігаються на поверхнях розділу поштовхів в залишках наднової, де нестабільність також призводить до довгих, схожих на пальці структур. Знахідка допоможе нам краще зрозуміти дику поведінку нашого турбулентного Сонця.

Думка про те, що структури можуть мати якесь відношення до сонячного магнітного поля, не є безпідставною, оскільки надзвичайно складні й безладні магнітні поля Сонця генерують спалахи.

Наша зірка — це турбулентна куля неймовірно гарячої плазми, рідини, що складається із заряджених частинок, яка сильно взаємодіє з електромагнітними силами. Оскільки Сонце являє собою кулю, екваторіальна поверхня обертається швидше, ніж полюси. Це призводить до того, що сонячне магнітне поле заплутується, що, у свою чергу, може створювати сильні локалізовані магнітні поля по всьому Сонцю, відкриваючи сонячні плями, з яких виникають спалахи.

У цих локалізованих магнітних полях силові лінії можуть рости хаотично. У коренях сонячних спалахів протилежні лінії з’єднуються, замикаються і знову з’єднуються. Потужні пластини електричного струму також простягаються через область ядра сонячних спалахів. Це магнітне перез’єднання призводить до вивільнення енергії та прискорення електронів до релятивістських швидкостей.

«На Сонці створюється багато магнітних полів, які спрямовані в різних напрямках. Згодом магнітні поля зближуються до точки, де вони змінюються та вивільняють багато енергії у вигляді сонячного спалаху”, – сказала астроном Кеті Рівз з Гарвардського і Смітсонівського центру астрофізики. «Це все одно, що розтягнути гумку і розрізати її посередині. Вона напружена і тонка, тому вона відірветься».

Надаркадні низхідні потоки, вбудовані у віялоподібні структури, дуже нагадують прогнозовані відтоки повторного з’єднання, які спостерігаються в моделюванні магнітогідродинаміки – руху електропровідних рідин. Але з однією величезною проблемою: вони приблизно на 15 відсотків повільніші, ніж імітовані відтоки, які вченим було важко вирішити.

Команда дослідників на чолі з астрономом Ченгкай Шеном з Гарвардського і Смітсонівського центру астрофізики хотіла розібратися в цій дивній невідповідності, тому вони взяли та ретельно вивчили зображення низхідних потоків з космічної обсерваторії сонячної динаміки NASA.

Потім вони провели моделювання сонячних спалахів і порівняли їх з даними спостережень. Вони виявили, що магнітне перез’єднання не відповідає за більшість тіней.

Швидше, коли низхідні потоки магнітного повторного з’єднання зустрічаються із замкнутими петлями магнітного поля спалаху, вони створюють кінцевий удар. Дослідники відзначили, що надаркадні низхідні потоки спонтанно утворюються в області турбулентної межі під кінцевим ударом.

«Ці темні, схожі на пальці порожнечі, насправді є відсутністю плазми. Щільність там набагато нижча, ніж у навколишньої плазми», – сказав Рівз.

Результати показують, що область інтерфейсу може бути складнішою, ніж ми думали, що може допомогти нам зрозуміти, як магнітна енергія виділяється під час сонячних спалахів. Команда планує продовжити проведення 3D-симуляції сонячних явищ для подальшого дослідження.

Дослідження опубліковано в Nature Astronomy.

Прокоментуйте: