Если на поверхности Солнца температура составляет около 5500 °C, то в самом внешнем слое Солнца, известном как корона, она достигает 2 миллионов градусов. На протяжении десятилетий научное сообщество задавалось вопросом, почему корона так сильно нагревается, хотя она находится дальше от основного источника тепла на Солнце. Зонд Parker Solar Probe, который в прошлом месяце в 20-й раз пролетел мимо Солнца, дал новые подсказки, которые помогут разгадать эту тайну.
В 2022 году ученые выдвинули гипотезу о магнитном пересоединении, чтобы объяснить загадку нагрева солнечной короны. Этот процесс происходит, когда линии магнитного поля в противоположных направлениях разрываются и вновь соединяются, высвобождая энергию. При изучении солнечной короны речь идет о пересоединениях, возникающих из линий поля, направленных в одну сторону.
Модели, созданные в ходе предыдущих исследований, показывают, что спиралевидные линии магнитного поля, которые оборачиваются вокруг общей оси, могут вызывать нагрев. Происходит выброс энергии, и в сочетании с другими источниками энергии этого достаточно, чтобы объяснить очень высокие температуры атмосферы и короны Солнца. Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы более детальные исследования.
Изменение направления магнитного поля Солнца
Чтобы пролить свет на некоторые загадочные механизмы в солнечной короне, НАСА направило туда зонд Parker Solar Probe. Оснащенный целым рядом новейших приборов, космический аппарат способен напрямую измерять температуру, плотность и поток плазмы в короне. Поэтому в начале своей миссии, когда аппарат совершил первый близкий пролет к Солнцу, он обнаружил изменения в направлении линий магнитного поля Солнца, что и послужило основанием для нового исследования.
Исследователи в новом исследовании обнаружили, что S-образные изгибы магнитного поля (возникающие в результате реверсов) концентрируют значительное количество магнитной энергии, что позволяет предположить, что они играют роль в нагреве короны. По их словам, это происходит, когда они высвобождают эту магнитную энергию при движении вокруг Солнца.
Однако, чтобы нагреть корону, эти магнитные кривые, прозванные «петлями», должны пройти через нее. «Эта энергия должна куда-то деваться, и она может способствовать нагреву короны и ускорению солнечного ветра«, — заявил Моджтаба Ахаван-Тафти, соавтор исследования, в пресс-релизе Мичиганского университета. Чтобы выяснить, с чего начинаются эти петли и как они влияют на температуру короны, Ахаван-Тафти и ее команда решили проанализировать данные, собранные во время более чем дюжины пролетов зонда Parker мимо Солнца.
Хотя искомые характеристики не были обнаружены во внутренней части короны, данные зонда показали, что рыскание — обычное явление для солнечного ветра вблизи Солнца. Первоначально ученые выдвинули две гипотезы. Первая заключалась в том, что магнитное поле приобретает S-образную форму из-за турбулентности солнечного ветра. Вторая заключалась в том, что кружева образуются на поверхности Солнца при столкновении линий и петель магнитного поля. Когда они сливаются, то образуют кривую.
Однако новые данные свидетельствуют о том, что петли, нагревающие корону, вероятно, возникают не на поверхности Солнца, что исключает вторую гипотезу. Однако Ахаван-Тафти считает, что все же может существовать спусковой механизм, вызывающий обратное движение, способствующий потеплению самой внешней части Солнца. «Одним из таких механизмов могут быть взрывные столкновения хаотических линий магнитного поля на поверхности Солнца«, — объясняет Ахаван-Тафти.
Действительно, когда происходят такие столкновения, магнитные поля вибрируют, и этот процесс впоследствии создает потоки плазмы в солнечном ветре. Однако если некоторые из этих волн рассеиваются, их энергия может перетекать в верхние слои Солнца, нагревая корону. «Следующий полет Parker Solar Probe к Солнцу, который начнется 24 декабря 2024 года, позволит нам собрать больше данных еще ближе к Солнцу. Мы будем использовать эти данные для дальнейшей проверки нашей гипотезы«, — заключает Ахаван-Тафти.
