Ученым впервые удалось заглянуть вглубь "паутины" средней короны нашего Солнца

Согласно недавнему исследованию, опубликованному в "Астрономическом журнале", ученым удалось обнаружить паутинообразные плазменные структуры в средней короне солнечного диска.

Солнечная вспышка, снятая солнечным оптическим телескопом Hinode в 2007 году. Journal Interest Ingengineering / Hinode JAXA/NASA

Результаты этого эксперимента приблизили нас к пониманию фундаментальной загадки природы солнечного ветра и его связей с другими телами Солнечной системы. 

Пробел 90-х годов наконец-то ликвидирован 

Астрофизики Юго-Западного НИИ (SwRI), НАСА и Института Макса Планка по изучению Солнечной системы (MPS) подробно рассказывали о новой революционной технике наблюдения. Уникальная технология заключается в новом способе формирования ультрафиолетовых (УФ) изображений средней короны. 

Начиная с 1995 года Национальное управление океанических и атмосферных исследований США ведет наблюдения за короной Солнца для мониторинга космической погоды. Однако для этого используются не самые совершенные приборы. Речь идет о широкоугольном и спектрометрическом коронографе (LASCO), установленном на космическом аппарате НАСА и Европейского космического агентства Solar and Heliospheric Observatory (SOHO).

Как следствие, LASCO не способен увидеть среднюю часть солнечной короны, где происходят процессы формирования солнечных ветров.

"Об исходящем потоке солнечного ветра нам известно с 1950-х годов. По мере своей эволюции солнечный ветер может определять космическую погоду и влиять на работу электросетей, спутников и экипажей космических аппаратов", - рассказывает один из авторов исследования, главный научный сотрудник SwRI Дэн Ситон в своем пресс-релизе. 

"Таких наблюдений у нас еще не было".

"Происхождение солнечного ветра и его структура являются довольно загадочными процессами. Несмотря на то, что у нас есть базовое понимание таких механизмов, у нас еще не было подобных наблюдений, поэтому нам приходилось в условиях дефицита информации", - добавил он.

Для изучения новых методов наблюдения короны Солнца (GOES) Ситон предложил использовать другой инструмент. Таким прибором должен был стать Solar Ultraviolet Imager (SUVI) на Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES) компании NOAA.

Солнечный ветер зарождается в этой "паутине"

В результате исследований астрофизики обнаружили вытянутые, похожие на паутину плазменные структуры в средней короне Солнца. Эксперты считают, что в результате реакций, протекающих в этих структурах, происходит высвобождение накопленной магнитной энергии, а сам солнечный ветер в виде частиц устремляется в космос.

"Еще никому не удавалось в течение такого количества времени и с такой высоты наблюдать за тем, что происходит в солнечной короне в ультрафиолетовом диапазоне. Мы даже не представляли, как это будет работать и что именно мы увидим", - сказал он. "Результаты оказались очень интересными. Впервые мы получили высококачественные изображения, которые позволили нам объединить все наши наблюдения Солнца и гелиосферы как единой системы. Ситон считает, что новый метод наблюдений может привести к более глубокому пониманию и еще более захватывающим открытиям.

Недавно обнаруженная солнечная паутина. Journal Interest Ingengineering. По материалам SwRI/NOAA

В 2023 году планируется запуск новых миссий

В будущем в число таких миссий может войти PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere), проект НАСА, реализуемый SwRI. Этот аппарат будет фотографировать процесс формирования солнечного ветра из внешней короны Солнца. Запуск спутника намечен на 2023 год.

"Теперь, когда мы можем получить изображения средней короны Солнца, мы можем объединить информацию, которую видит PUNCH, с данными о ее эволюции и получить более полное представление о том, как солнечный ветер взаимодействует с остальной частью Солнечной системы", - пояснил он. "До этого эксперимента мало кто верил, что можно увидеть среднюю корону на таком расстоянии в УФ-диапазоне. Наше исследование открывает совершенно новый подход к изучению природы солнечного диска и его эволюции", - заключил ученый.

Что такое корона Солнца?

На всякий случай если вы дошли до этого момента и не знаете, что на самом деле представляет собой корона Солнца, вот краткая справка. Солнечная корона - верхняя, самая разреженная и горячая часть атмосферы Солнца. Обычно интенсивное излучение поверхности Солнца затмевает корону. Без использования специальных инструментов ее трудно увидеть. Тем не менее, корону можно наблюдать во время полного солнечного затмения.

Средняя корона, расположенная на высоте порядка 1 миллиона километров над поверхностью Солнца, является той областью солнечной атмосферы, которой до сих пор уделялось меньше всего внимания. Отчасти это связано с тем, что наблюдения за короной Солнца на высотах ниже 2 миллионов километров не проводились.

Глобальный магнитный скелет и корональные структуры на основе 3D MHD моделирования.

a), 3D рендер коэффициента схлопывания (Q) с перспективы Земли на 2018-08-10 14:00 UT. Поле зрения составляет ±1,4 диаметра солнца. b), 3D рендер объема Q с точки зрения Земли на 2018-08-17 02:00 UT. Поле зрения составляет 0-6 R☉по X, ±3 R☉ по Y., c) Смоделированная композиция спектра AIA 193 A (коричневый) и поляризованной яркости (красный) без резкой маски для того же поля зрения и вида, что и в b. Желтая и пурпурная стрелки указывают на северо-восточный и юго-западный стримеры. Зеленая стрелка указывает на вершину острие замкнутых корональных петель.

Аннотация к исследованию:

Солнечный ветер состоит из непрерывных потоков заряженных частиц, которые выбрасываются в гелиосферу с поверхности Солнца. Его можно условно разделить на быстрые и медленные потоки. При этом быстрый ветер возникает из внутренней части корональных дыр. Вблизи плоскости эклиптики быстрый ветер из низкоширотных корональных дыр пересекается с высокоструктурированным медленным ветром, источники и движущие силы которого плохо изучены. В данной работе ученые рассказывают об экстремальных ультрафиолетовых наблюдениях, которые демонстрируют сложную пространственную сеть структур намагниченной плазмы, непрерывно взаимодействующих и вновь объединяющихся в средней короне. Коронографические изображения белого света показывают одновременное появление потоков медленного ветра над этими структурами корональной сети. Используя усовершенствованный метод глобального численного магнитогидродинамического моделирования (ГМГД), авторы проекта доказывают, что наблюдаемая корональная сеть является прямым отпечатком магнитной сепаратрисы (S-web). Обнаружив высокодинамичную часть S-web, эти наблюдения позволили по-новому взглянуть на важные среднекорональные процессы, которые, по-видимому, играют ключевую роль в движении структурированного медленного солнечного ветра.

Источники и ссылки: Journal Interest Ingengineering, Journal Nature Astronomy, National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA
1. (https://www.nature.com/articles/s41550-022-01834-5)
2. (https://interestingengineering.com/science/middle-corona-of-the-sun-observed)
3. (https://www.swri.org/press-release/swri-study-describes-first-ultraviolet-imaging-suns-middle-corona)