Міжнародна команда астрономів виявила складну мережу тонких магнітних структур у верхніх шарах атмосфери Сонця над ділянками, які здаються відносно спокійними. Відкриття стало можливим завдяки сонячній обсерваторії Sunrise-III, яка у 2024 році досліджувала Сонце з висоти близько 35 кілометрів над Землею.
Дослідники виявили численні витягнуті магнітні утворення, схожі на нитки, що переплітаються в ширшій системі магнітних полів. Ці спостереження можуть допомогти з’ясувати, як енергія переміщується від поверхні Сонця до його зовнішніх атмосферних шарів і бере участь у їхньому нагріванні.
Магнітна павутина над тихими ділянками Сонця
Навіть у районах Сонця, де немає помітних сонячних плям та інших ознак інтенсивної активності, магнітні поля формують складні структури. Одну з таких систем називають магнітним навісом — мережею полів, що розширюються над видимою поверхнею світила та проникають у хромосферу.
Фотосфера — це шар, який ми бачимо як поверхню Сонця. Над нею розташована хромосфера, де магнітні поля можуть поширюватися вгору й убік, утворюючи розгалужені структури. Раніше таку систему можна було уявити як відносно плавне розширення магнітних полів. Однак спостереження Sunrise-III показали, що вона набагато складніша: усередині магнітного навісу є численні вузькі, видовжені утворення.
Щоб зрозуміти, як виникають ці структури, науковці порівняли результати спостережень із комп’ютерними симуляціями. Моделювання відтворило характерні магнітні візерунки та вказало на можливий механізм їхнього формування: рухи речовини на поверхні Сонця закручують силові лінії магнітного поля, створюючи складну структуру у вищих шарах атмосфери.
Що ще побачив Sunrise-III
Обсерваторія досліджувала й іншу відносно спокійну ділянку поблизу сонячного краю — видимої межі диска Сонця. Там науковці вимірювали магнітні поля у спікулах — вузьких струменях сонячної речовини, які здіймаються вгору від поверхні.
Спостереження показали, як розподіл магнітних полів змінюється з висотою. Це важливо, адже сонячну атмосферу не можна зрозуміти, вивчаючи лише один її шар: магнітні структури простягаються між різними рівнями та можуть змінюватися під час руху вгору.
Тихі ділянки Сонця становлять особливий інтерес, оскільки займають значну частину його поверхні. Попри відсутність виразних ознак активності, вони не позбавлені магнетизму. Просто їхні магнітні поля зазвичай слабші, а характерні структури важче вимірювати. Наземним телескопам заважає земна атмосфера: повітряні потоки спотворюють зображення та ускладнюють спостереження найдрібніших деталей.
Як телескоп на повітряній кулі допоміг астрономам
Sunrise-III — міжнародний дослідницький проєкт із телескопом діаметром один метр, який підіймають у стратосферу за допомогою великої повітряної кулі. Під час місії 2024 року обсерваторія перебувала приблизно на висоті 35 км, де вплив атмосферних перешкод значно менший, ніж поблизу поверхні Землі.
Наукова платформа мала три інструменти, створені за участю дослідників із різних країн. Один із них — SCIP, інфрачервоний спектрополяриметр, розроблений під керівництвом Національної астрономічної обсерваторії Японії (NAOJ).
SCIP дає змогу вимірювати характеристики магнітних полів у різних шарах сонячної атмосфери — від фотосфери до хромосфери. Завдяки цьому дослідники можуть простежувати, як магнітні структури змінюються з висотою, а не обмежуватися зображенням одного рівня.
Чому це важливо для розуміння Сонця
Одне з головних відкритих питань сонячної фізики — чому зовнішні шари атмосфери Сонця значно гарячіші, ніж можна було б очікувати, виходячи лише з температури його видимої поверхні. Магнітні поля вважають одним із важливих чинників перенесення енергії в атмосферу, але точні механізми цього процесу ще досліджують.
Виявлення тонких магнітних ниток дає змогу детальніше вивчати, як рухи плазми на поверхні створюють складні поля та як ці поля взаємодіють із вищими шарами атмосфери.
Поки що відкриття не розв’язує загадку нагрівання сонячної атмосфери остаточно. Проте воно показує, що навіть зовні спокійні області Сонця приховують складну магнітну динаміку, яку попередні спостереження не завжди могли розрізнити. Нові вимірювання допоможуть перевірити моделі перенесення енергії та краще зрозуміти поведінку нашої зорі.