Ученые обнаружили питающие жар солнечной короны волны
Исследователи совершили прорыв в физике Солнца, предоставив первые прямые доказательства существования мелкомасштабных торсионных альвеновских волн в солнечной короне — неуловимых электромагнитных колебаний, которые ученые тщетно искали с 40-х годов прошлого века.
Открытие, опубликованное в Nature Astronomy, было сделано с помощью беспрецедентных по длительности наблюдений, проведенных с помощью самого мощного в мире солнечного телескопа Национального научного фонда США (NSF) имени Дэниела Иноуэ на Гавайях.
Полученные результаты могут наконец пролить свет на одну из величайших загадок Солнца — как его внешняя атмосфера, корона, достигает температуры в миллионы градусов, в то время как температура на поверхности составляет всего около 5500°C.
Альвеновские волны, названные в честь лауреата Нобелевской премии Ханнеса Альвена, который предсказал их существование в 1942 году, представляют собой магнитные возмущения, способные переносить энергию через плазму.
Ранее ученые уже замечали более крупные изолированные версии этих волн, которые обычно связаны с солнечными вспышками. Однако это первый случай, когда непосредственно наблюдался малый скрученный тип волн, который присутствует постоянно и может питать корону энергией.
Исследование возглавил Ричард Мортон, профессор Школы инженерии, физики и математики Нортумбрийского университета. Он отметил, что открытие положило конец затянувшимся поискам альвеновских волн. Наконец-то ученые смогли напрямую наблюдать эти вращательные движения, которые заставляют линии магнитного поля в короне «двигаться туда-сюда».
Прорыв стал возможен благодаря уникальным возможностям криогенного спектрополяриметра ближнего инфракрасного диапазона (Cryo-NIRSP) Солнечного телескопа «Иноуэ», самого совершенного коронального прибора в своем роде. Этот ультрасовременный спектрометр позволяет видеть невероятно мелкие детали в короне и обладает высокой чувствительностью к изменениям в движении плазмы. Солнечный телескоп имеет зеркало шириной четыре метра — в четыре раза больше, чем у предыдущих солнечных телескопов.
Нортумбрийский университет сыграл ключевую роль в его разработке в составе британского консорциума, который создал камеры для телескопа Visible Broadband Imager, опираясь на опыт университета в области наблюдений за солнечной атмосферой.
Профессор Мортон воспользовался телескопом, пока тот проходил испытания, и с его помощью отследил движение в короне атомов железа, нагретого до 1,6 миллиона градусов по Цельсию.
Ключевым прорывом стало изобретение профессором Мортоном совершенно новых аналитических методов для разделения различных типов волновых движений в наборах данных. По его словам, в движении плазмы в солнечной короне преобладают колебательные движения. Они маскируют вращательные движения, поэтому ученым пришлось разработать способ устранения колебаний, чтобы выявить вращение.
В то время как более привычные «изгибные» волны заставляют целые магнитные структуры раскачиваться из стороны в сторону и видны на снимках Солнца, недавно обнаруженные торсионные альвеновские волны вызывают вращательное движение, которое можно обнаружить только с помощью спектроскопического анализа — измерения того, как плазма движется к Земле и от нее, создавая характерные красные и синие сдвиги на противоположных сторонах магнитных структур.
Это открытие имеет огромное значение для понимания того, как устроено Солнце и другие звезды. Корона, внешняя атмосфера Солнца, видимая во время солнечных затмений, нагревается до температуры, превышающей один миллион градусов по Цельсию. Этого достаточно, чтобы плазма ускорялась и улетала от Солнца в виде солнечного ветра, который заполняет всю нашу Солнечную систему.
Понимание этих фундаментальных процессов имеет практическое значение для прогнозирования космической погоды. Солнечный ветер переносит магнитные возмущения, которые могут нарушить работу спутниковой связи, систем GPS и электросетей на Земле. Альвеновские волны также могут быть источником «обратных магнитных волн» — значительных носителей энергии в солнечном ветре, которые были обнаружены солнечным зондом NASA «Паркер».
Это исследование является важным подтверждением ряда теоретических моделей, описывающих, как турбулентность альвеновских волн влияет на солнечную атмосферу. Прямые наблюдения наконец-то позволяют нам проверить эти модели на практике.Ричард Мортонисследователь.
Команда предполагает, что открытие послужит толчком к дальнейшим исследованиям того, как альвеновские волны распространяются и рассеивают энергию в солнечной короне. Способность прибора Cryo-NIRSP получать высококачественные спектры открывает новые возможности для изучения физики волн в солнечной атмосфере.
Больше информации о поисках альвеновских волн на Солнце — в материале Hi-Tech Mail.
