«Протонные акулы» в данных зонда Parker Solar Probe объяснили нагрев солнечного ветра
В данных зонда Parker Solar Probe, запущенного NASA, учёные обнаружили необычные структуры в распределении протонов солнечного ветра, которые по форме напоминают «головы акул». В научной среде за ними закрепилось неформальное название «hammerhead».
Открытие началось со случайного наблюдения в 2020 году во время калибровки данных: вместо привычного сглаженного распределения частиц на графике появлялась вытянутая асимметричная форма. Позже такие структуры стали появляться регулярно в измерениях.
Команда исследователей из проекта SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons — «электроны, альфы и протоны солнечного ветра») проанализировала данные примерно 3,7 миллиона измерений и с помощью алгоритма выделила около 173 тысяч подобных структур.
Анализ показал, что «протонные акулы» представляют собой высокоэнергетические группы протонов, движущихся быстрее окружающего плазменного потока и обладающих выраженной направленной (анизотропной) структурой скоростей. Это означает, что частицы движутся не равномерно во всех направлениях, а с выраженным «пучком» энергии.
Иллюстрация: Srijan Bharati Das / CfA, Google Gemini 3.5 FlashНаиболее часто такие структуры возникают вблизи гелиосферного токового слоя — области, где магнитное поле Солнца меняет направление, переходя через границу противоположной полярности. Этот слой можно представить как масштабную волнообразную поверхность, охватывающую Солнце и всю гелиосферу.
Во время спокойной фазы солнечного цикла этот слой относительно ровный и расположен ближе к солнечному экватору. В периоды высокой активности он становится более изогнутым и сложным, а «протонные акулы» начинают появляться только в зонах, где зонд пересекает или касается этой структуры.
Исследователи отмечают, что такие «протонные популяции» не просто маркеры магнитных границ. Они содержат избыточную энергию, которая может переходить в электромагнитные волны, а затем в тепло, что потенциально связано с одной из открытых задач гелиофизики — почему солнечный ветер остаётся значительно более горячим, чем предсказывают простые модели расширяющейся плазмы.
Подобные неравновесные распределения частиц ранее наблюдались и в магнитосфере Земли, что указывает на универсальность процессов магнитного пересоединения и волнового взаимодействия в разных плазменных средах.
Также «акульи структуры» фиксируются и вблизи корональных выбросов массы и в областях «переворотов магнитного поля» — резких изгибов магнитных линий, которые были одним из неожиданных открытий миссии Parker Solar Probe.
По мнению авторов работы, систематическое картирование таких структур позволяет не только отслеживать невидимую геометрию магнитных границ Солнца, но и приближает понимание того, почему его внешняя атмосфера — корона — и поток солнечного ветра сохраняют аномально высокую температуру.
© iXBT
