Астрономи створили перші безперервні двовимірні карти зовнішнього краю атмосфери Сонця — мінливої, пінистої межі, де сонячний вітер виривається з-під магнітного контролю світила. Поєднавши карти з детальними вимірюваннями, вчені з Центру астрофізики | Гарвард і Смітсонівський інститут (CfA) показали, що під час посилення активності Сонця ця межа стає більшою, грубішою та «колючішою». Отримані результати допоможуть поліпшити моделі впливу Сонця на Землю та точніше передбачати складність атмосфер інших зірок.
«Дані з апарата Parker Solar Probe, який занурюється глибоко під поверхню Альфвена, можуть допомогти відповісти на великі питання про корону Сонця, наприклад, чому вона така гаряча. Але спершу нам потрібно точно знати, де саме проходить ця межа», — сказав Сем Бадман, астрофізик CfA та провідний автор дослідження.
Учені безпосередньо підтвердили ці карти завдяки глибоким зануренням у атмосферу Сонця, здійсненим космічним апаратом NASA Parker Solar Probe. Результати опубліковано сьогодні в журналі The Astrophysical Journal Letters.
Розуміння межі поверхні Альфвена
Межа в атмосфері Сонця, де швидкість сонячного вітру перевищує швидкість магнітних хвиль і яка відома як поверхня Альфвена, є «точкою неповернення» для матеріалу, що виривається у міжпланетний простір. Після перетину цієї точки плазма вже не може повернутися назад до Сонця. Ця поверхня є фактичним «краєм» атмосфери Сонця та слугує активною лабораторією для вивчення того, як сонячна активність впливає на решту Сонячної системи, включно з життям і технологіями на Землі та навколо неї.
За допомогою приладу SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons), розробленого CfA разом із Каліфорнійським університетом у Берклі, вчені зібрали дані з глибини субальфвенівської області атмосфери Сонця.
«Залишається чимало цікавих фізичних питань про корону Сонця, на які ми досі не маємо повної відповіді», — сказав Майкл Стівенс, астроном CfA та головний дослідник приладу SWEAP. «Ця робота без сумніву показує, що Parker Solar Probe з кожною орбітою занурюється в область, де зароджується сонячний вітер. Тепер ми входимо в захопливий період, коли апарат спостерігатиме, як ці процеси змінюються під час нового циклу активності Сонця».
Карта Сонця, яку вперше вдалося перевірити
«Раніше ми могли лише здалеку оцінювати межу Сонця, не знаючи, чи правильні наші висновки. Тепер же маємо точну карту, яку можемо використовувати для навігації й досліджень», — додав Бадман. — «І головне — ми можемо стежити за її змінами та співставляти їх із близькими вимірюваннями. Це дає значно ясніше уявлення про те, що насправді відбувається навколо Сонця».
Раніше науковці знали, що межа змінюється динамічно залежно від сонячного циклу — віддаляється від Сонця та стає більшою й структурно складнішою під час сонячного максимуму, і навпаки — звужується під час мінімуму. Але до цього моменту не було підтверджено, як саме виглядають ці зміни.
Бадман пояснив: «У ході циклів активності ми бачимо, що форма та висота поверхні Альфвена стають значно більшими й набагато «шипуватішими». Саме це ми й прогнозували раніше, але тепер можемо підтвердити напряму».
Наслідки для сонячної та зоряної фізики
Нові карти та супутні дані допоможуть ученим відповісти на ключові питання про фізичні процеси в глибині атмосфери Сонця. Ці знання дозволять удосконалити моделі сонячного вітру та космічної погоди, забезпечуючи точніші прогнози того, як сонячна активність поширюється та формує середовище навколо Землі та інших планет.