Solar Orbiter выяснил происхождение магнитных разворотов в солнечном ветре

Магнитное поле Солнца мощное и беспокойное. Оно вытягивается наружу вдоль силовых линий солнечным ветром — потоком горячих заряженных частиц, который непрерывно изливается из Солнца в космос. В пути через Солнечную систему эти линии могут скручиваться, разрываться или замыкаться сами на себя.

В 2022 году космический аппарат Solar Orbiter пролетел через один из таких изгибов магнитного поля. Ученые не могли, конечно, упустить такой момент.

«Благодаря этому мы смогли зарегистрировать редко наблюдаемые частицы, которые несут характерные отпечатки своего происхождения», — говорит гелиофизик Джесси Коберн из Национального центра научных исследований Франции.

Он выступил в роли ведущего автора исследования в журнале Nature Astronomy, в котором проанализированы собранные зондом данные. Находившийся на тот момент примерно на полпути между Землей и Солнцем аппарат обнаружил в плазме смесь ионов кислорода и углерода с определенным зарядовым состоянием. Таким ее состав мог стать только внутри горячих магнитных петель у поверхности Солнца.

«Есть две основные конкурирующие теории образования магнитных изломов и, шире, солнечного ветра. Конкретный состав частиц, зафиксированный Solar Orbiter, стал убедительным аргументом в пользу пересоединения с обменом», — объясняет Коберн.

Такой тип пересоединения происходит, когда взаимодействуют области Солнца с разными магнитными свойствами. Линии поля из открытых областей направлены вовне, словно скоростные трассы, по которым вещество устремляется в космос. Закрытые области имеют линии, которые поначалу уходят в пространство, а затем возвращаются к Солнцу, образуя замкнутые петли.

Когда открытая область взаимодействует с закрытой, линии могут сблизиться, разорваться и пересоединиться по-новому, позволяя плазме, прежде запертой в петле, вырваться в космос.

Так и произошло с разворотом, изученным Solar Orbiter — но не только. Альтернативная теория образования S-образных изгибов поля связана с процессами волн и турбулентности, которые, как выяснил зонд, играют ключевую роль в нагреве и ускорении солнечного ветра.

«Что интересно, мы видим признаки и этих процессов, но, вероятно, лишь после того, как разворот выходит в космос. Когда он покидает Солнце, в дело вступают волны и турбулентность, которые определяют его движение», — говорит соавтор Стефани Ярдли из Нортумбрийского университета.

Таким образом, обе теории имеют право на жизнь — но описывают процессы в солнечном ветре на разных этапах его существования. А если взглянуть шире, открытие показывает, как Солнце нагревает свою атмосферу и ускоряет частицы солнечного ветра в космос. Более того, зонд дал возможность читать историю солнечной плазмы даже вдали от светила.

Астрофизики поняли, что предотвращает некоторые мощные извержения на Солнце

Обсерватория Sunrise-III показала, что магнитный покров Солнца состоит из тонких нитей

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX