Если эти данные подтвердятся, это может помочь разгадать давнюю загадку нашего Солнца.
Исследование, в ходе которого анализировались данные с солнечного зонда НАСА «Паркер», выявило свидетельства существования «барьера спиральности» в атмосфере Солнца.
В 2018 году НАСА запустило солнечный зонд «Паркер» по траектории, которая в конечном итоге приведёт его к погружению в атмосферу Солнца (корону), что позволит ему подойти к нашей звезде в семь раз ближе, чем любой другой космический аппарат до этого. В июне 2025 года зонд завершил своё 24-е сближение с Солнцем, одновременно повторив свой же рекорд скорости для рукотворного объекта, который составил 692 000 километров в час.
Цель зонда — изучение атмосферы Солнца. Как надеются учёные, он прольёт свет на несколько давних загадок, например, на механизм ускорения солнечного ветра. Одна из таких загадок, впервые обнаруженная ещё в 1939 году, заключается в том, что корона Солнца намного горячее его поверхности. Причём значительно.
«Самая горячая часть Солнца — это его ядро, где температура превышает 15 миллионов °C. Часть Солнца, которую мы называем его поверхностью — фотосфера — относительно холодна: 5 500 °C, — объясняет НАСА. — Одна из величайших загадок Солнца состоит в том, что его внешняя атмосфера, корона, становится всё горячее по мере удаления от поверхности. Температура короны достигает 2 миллионов °C — это намного, намного горячее фотосферы».
Это явление известно как «проблема нагрева короны». Основной вопрос заключается в следующем: почему атмосфера намного горячее поверхности, хотя поверхность находится гораздо ближе к ядру, где энергия вырабатывается в результате синтеза водорода в гелий?
Высказывались предположения, что дополнительный нагрев короны вызывается турбулентностью или типом магнитных волн, известных как «ионно-циклотронные волны».
«Однако обе гипотезы имеют свои проблемы: теория турбулентности с трудом объясняет, почему водород, гелий и кислород в газе становятся такими горячими, в то время как электроны остаются на удивление холодными; а теория магнитных волн хоть и могла бы объяснить эту особенность, но, по-видимому, волн, исходящих от поверхности Солнца, недостаточно для нагрева газа», — объяснял в одном из предыдущих заявлений доктор Ромен Мейран, автор новой статьи.
Хотя у обеих идей есть недостатки, в сочетании с «барьером спиральности» они выглядят многообещающими для решения проблемы нагрева короны.
«Если представить нагрев плазмы как поток воды, текущей с холма, где электроны нагреваются у самого подножия, то барьер спиральности действует как плотина, останавливая поток и перенаправляя его энергию в ионно-циклотронные волны, — добавил Мейран. — Таким образом, барьер спиральности связывает две теории и решает проблемы каждой из них».
По сути, «барьер» спиральности изменяет турбулентную диссипацию, влияя на то, как рассеиваются флуктуации и как нагревается плазма. Команда учёных проанализировала данные с зонда «Паркер», и, судя по всему, они свидетельствуют о наличии этого барьера.
«Барьер может формироваться только при определённых условиях, например, когда тепловая энергия относительно мала по сравнению с магнитной. Поскольку ожидается, что флуктуации магнитного поля ведут себя по-разному в зависимости от того, активен барьер или нет, измерение того, как эти флуктуации меняются в зависимости от условий солнечного ветра, имеющих значение для формирования барьера, — включая соотношение тепловой и магнитной энергии — даёт способ проверить его наличие», — объясняет команда в своей статье.
«Анализируя измерения магнитного поля солнечного ветра, мы обнаружили, что флуктуации ведут себя в точности так, как предсказывалось, при изменениях параметров солнечного ветра, которые характеризуют эти условия. Этот анализ также позволяет нам определить конкретные значения этих параметров, необходимые для формирования барьера, и мы находим, что эти значения часто встречаются вблизи Солнца».
Необходим дальнейший анализ, но этот подход выглядит весьма многообещающим для объяснения проблемы.
«Эта статья важна, поскольку она предоставляет чёткие доказательства наличия барьера спиральности, что даёт ответы на давние вопросы о нагреве короны и ускорении солнечного ветра, такие как температурные особенности, наблюдаемые в солнечной атмосфере, и изменчивость различных потоков солнечного ветра», — говорится в заявлении доктора Кристофера Чена, соавтора исследования и специалиста по физике космической плазмы в Лондонском университете королевы Марии.
«Это позволяет нам лучше понять фундаментальную физику турбулентной диссипации, связь между мелкомасштабной физикой и глобальными свойствами гелиосферы, а также делать более точные прогнозы космической погоды».
Хотя исследование проводилось на нашем собственном Солнце (мы ещё далеки от того, чтобы погружать космические аппараты в атмосферы других звёзд), оно имеет значение и для других звёзд, и для других частей Вселенной с бесстолкновительной плазмой.
«Этот результат впечатляет, потому что, подтвердив наличие „барьера спиральности“, мы можем объяснить ранее необъяснимые свойства солнечного ветра, в том числе то, что его протоны обычно горячее электронов», — сказал Джек Макинтайр, ведущий автор и аспирант Лондонского университета королевы Марии.
«Улучшив наше понимание турбулентной диссипации, это также может иметь важные последствия для других астрофизических систем».
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review X.
Читайте также: Ученые разгадали загадку Солнца, которая веками ставила человечество в тупик
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.