Зонд NASA Parker Solar Probe помог исключить одну из теорий о причинах высоких температур в солнечной короне
Согласно исследованию Мичиганского университета, опубликованному в The Astrophysical Journal Letters, зонд NASA Parker Solar Probe, погрузившись в солнечную корону, исключил S-образные изгибы магнитного поля Солнца как причины высоких температур в короне.
Атмосфера Солнца, похожая на корону, может быть в 200 раз горячее его поверхности, несмотря на то, что она находится дальше от источника тепла в ядре Солнца. Этот феномен, казалось бы, бросающий вызов физике, десятилетиями ставил учёных в тупик. Он позволяет горячему супу заряженных частиц Солнца, его плазме, двигаться достаточно быстро, чтобы избежать гравитационного притяжения Солнца и распространиться по Солнечной системе в виде солнечного ветра.
Чтобы разгадать эту тайну, NASA создало Parker Solar Probe для погружения в корону и поиска источника её тепла. Космический аппарат оснащён набором инструментов, разработанных Джастином Каспером, профессором климатических и космических наук и техники Мичиганского университета, для непосредственного измерения плотности, температуры и потока плазмы короны.
Когда зонд впервые приблизился к Солнцу, он обнаружил сотни S-образных изгибов в магнитном поле Солнца, наряду с тысячами более мелких изгибов. Некоторые учёные считали это многообещающими источниками тепла короны и солнечного ветра, поскольку их сильный S-образный изгиб хранил много магнитной энергии, которая, вероятно, высвобождалась в окружающую плазму, когда перемещались в пространстве и в конечном итоге выпрямлялись.
«Эта энергия должна куда-то деваться, и она может способствовать нагреву короны и ускорению солнечного ветра», — сказал Моджтаба Ахаван-Тафти, научный сотрудник по климатическим и космическим наукам и технике Мичиганского университета и один из авторов исследования.
Однако, после изучения данных, полученных за первые 14 оборотов Parker Solar Probe вокруг Солнца, исследовательская группа обнаружила, что, хотя S-образные изгибы обычны для солнечного ветра вблизи Солнца, внутри короны они отсутствуют.
Учёные до сих пор не могут прийти к единому мнению о причинах возникновения этих изгибов. Некоторые считают, что магнитное поле искривляется турбулентностью солнечного ветра за пределами короны. Другие считают, что повороты начинают свой путь на поверхности Солнца, когда линии магнитного поля и петли сталкиваются и объединяются в изогнутые формы.
Результаты исследования исключают последнюю гипотезу. Если бы повороты были сформированы сталкивающимися магнитными полями на поверхности Солнца, они должны были бы быть ещё более распространены внутри короны. Однако Ахаван-Тафти считает, что магнитные столкновения всё ещё могут играть некоторую косвенную роль в происхождении изгибов — и нагревании короны.
«Наша теория могла бы заполнить пробел между двумя школами мысли о механизмах генерации S-образных переходов. Хотя они должны формироваться вне короны, внутри короны может быть пусковой механизм, который заставляет эти переходы формироваться в солнечном ветре», — сказал Ахаван-Тафти.
Когда магнитные поля сталкиваются на поверхности Солнца, они вибрируют и посылают волны вдоль магнитных полей в космос. В то же время энергия от столкновений создаёт очень быстрые потоки плазмы в солнечном ветре. Ахаван-Тафти считает, что эти потоки плазмы искажают магнитные волны, превращая их в обратные потоки в солнечном ветре. Если некоторые из этих волн рассеиваются внутри солнечной атмосферы, прежде чем стать обратными потоками, то они также могут играть роль в нагревании короны.
«Механизмы, вызывающие образование изгибов, и сами изгибы могут нагревать как корону, так и солнечный ветер», — сказал он.
Однако в настоящее время недостаточно данных, чтобы предположить, что причиной таких переходов являются триггеры на поверхности Солнца, а не турбулентность солнечного ветра. «Предстоящие подлёты Parker Solar Probe к Солнцу, которые состоятся уже 24 декабря 2024 года, позволят собрать больше данных ещё ближе к Солнцу. Мы будем использовать эти данные для дальнейшей проверки нашей гипотезы», — сказал Ахаван-Тафти.