Сонячний зонд NASA Parker розбиває теорію про гарячу корону Сонця

Сонячний зонд NASA Parker Solar Probe виявив, що S-подібні вигини магнітного поля не є причиною сильного нагрівання сонячної корони. Хоча ці перемикання з’являються в сонячному вітрі, вони відсутні в короні. Це відкриття ставить під сумнів ідею про те, що зіткнення магнітного поля на поверхні Сонця створює зворотні перемикання, припускаючи дію інших механізмів. Щоб перевірити нові гіпотези, необхідні додаткові дані дослідження.

Сонячний зонд Parker розкриває таємниці

Занурившись у сонячну корону, сонячний зонд NASA Parker Solar Probe виключив S-подібні вигини магнітного поля Сонця як причину пекучої температури корони. Про це йдеться в дослідженні Мічиганського університету, опублікованому 29 липня в The Astrophysical Journal Letters.

Атмосфера, схожа на корону Сонця, може бути у 200 разів гарячішою за поверхню Сонця, незважаючи на те, що вона знаходиться далі від основного джерела тепла в ядрі Сонця. Те, як тепло корони, здавалося б, не піддається фізиці, спантеличило вчених протягом десятиліть, але воно дозволяє сонячному гарячому супу із заряджених частинок або плазми рухатися досить швидко, щоб уникнути гравітаційного тяжіння Сонця та поглинути нашу сонячну систему як сонячний вітер.

Щоб розгадати таємницю, NASA створило сонячний зонд Parker, щоб зануритися в корону та знайти джерело тепла. Космічний корабель оснащений набором інструментів, розроблених Джастіном Каспером, професором кліматичних і космічних наук і інженерії, для безпосереднього вимірювання щільності, температури та потоку плазми корони.

Відкриття Switchbacks

Коли він уперше наблизився до Сонця, зонд виявив сотні S-подібних вигинів у магнітному полі Сонця, названих перемиканнями через те, як вони на короткий час змінюють напрямок магнітного поля, а також тисячі менших вигинів. Деяким вченим зворотні перемикання здавалися перспективними джерелами тепла для корони та сонячного вітру. Їх серйозний S-подібний вигин зберігає багато магнітної енергії, яка, ймовірно, виділяється в навколишню плазму, коли перемикачі мандрують простором і врешті-решт випрямляються.

«Ця енергія має кудись подітися, і вона може сприяти нагріванню корони та прискоренню сонячного вітру», — сказав Мойтаба Ахаван-Тафті, помічник дослідника відділу кліматичних і космічних наук та інженерії Університету та відповідний автор дослідження.

Але щоб нагріти корону, зворотні перемикачі повинні рухатися крізь неї, тому дізнатися, де утворюються зворотні перемикання, є критично важливим для розуміння їхнього впливу на температуру корони. Вивчивши дані перших 14 обертів сонячного зонда Parker Solar Probe, дослідницька група виявила, що хоча S-подібні вигини звичайні для сонячного вітру поблизу сонця, вони відсутні в короні.

Конкуруючі теорії

Вчені досі не можуть дійти згоди щодо того, що викликає перемикання. Деякі вважають, що магнітне поле викривляється турбулентністю сонячного вітру поза короною. Інші вважають, що зворотні зв’язки починають свою подорож на поверхні Сонця, коли лінії магнітного поля та петлі вибухово стикаються та об’єднуються в зігнуті форми.

Результати дослідження виключають останню гіпотезу. Якщо зворотні перемикання утворилися в результаті зіткнення магнітних полів на поверхні Сонця, вони повинні бути ще більш поширеними всередині корони. Однак Ахаван-Тафті вважає, що магнітні зіткнення все ж можуть відігравати певну непряму роль у виникненні перемикань — і нагрівання корони.

Нова теорія

«Наша теорія могла б заповнити прогалину між двома школами думок щодо S-подібних механізмів зворотного генерування», — сказав Ахаван-Тафті. «Хоча вони мають утворюватися поза короною, всередині корони може бути тригерний механізм, який спричиняє формування зворотних переключень у сонячному вітрі».

Коли магнітні поля стикаються з поверхнею Сонця, вони вібрують, як щипкові гітарні струни, і посилають хвилі вздовж магнітних полів у космос. Одночасно енергія від зіткнень створює дуже швидкі потоки плазми в сонячному вітрі.

Ахаван-Тафті вважає, що швидка плазма спотворює магнітні хвилі в сонячному вітрі. Якщо деякі з цих хвиль розсіюються в сонячній атмосфері, перш ніж стати зворотними, вони також можуть зіграти роль у нагріванні корони.

«Механізми, які спричиняють утворення перемикачів, і самі перемикання можуть нагрівати як корону, так і сонячний вітер», — сказав він.

Майбутні дослідження

Однак наразі недостатньо даних, щоб віддати перевагу тригерам на поверхні Сонця, а не турбулентності сонячного вітру як причину перемикань.

«Майбутні подорожі сонячного зонда Parker Solar Probe, що відбудуться 24 грудня 2024 року, зберуть більше даних ще ближче до сонця. Ми використаємо дані для подальшої перевірки нашої гіпотези», — сказав Ахаван-Тафті.