Міжнародна група дослідників опублікувала своє відкриття про місце розташування джерела радіосигналу, що виходить від сонячного спалаху класу С на висоті понад 5000 кілометрів над поверхнею Сонця в журналі Nature Communications. Дослідники кажуть, що результати дослідження можуть допомогти вченим краще зрозуміти фізичні процеси, що стоять за викидом енергії сонячних спалахів — найпотужніших вибухів Сонячної системи.

«Відкриття є несподіваним», — сказав Сіджі Ю, відповідний автор дослідження та астроном із Центру сонячно-земних досліджень NJIT. «Ця модель биття важлива для розуміння того, як енергія виділяється та розсіюється в атмосфері Сонця під час цих неймовірно потужних вибухів на Сонці. Однак походження цих повторюваних візерунків, які також називаються квазіперіодичними пульсаціями, довгий час було загадкою та джерелом дискусій серед фізиків».

Сонячні радіоспалахи – це інтенсивні спалахи радіохвиль від Сонця, які часто пов’язують із сонячними спалахами та, як відомо, містять сигнали з повторюваними шаблонами. Команда змогла виявити джерело цих типових сигналів після вивчення мікрохвильових спостережень спалаху на Сонці 13 липня 2017 року, зафіксованих радіотелескопом NJIT під назвою Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), який розташований на Owens Valley Radio. Обсерваторія (OVRO), поблизу Біг-Пайна, Каліфорнія.

EOVSA регулярно спостерігає за Сонцем у широкому діапазоні мікрохвильових частот від 1 до 18 гігагерців (ГГц) і чутливий до радіовипромінювання, що випромінюється високоенергетичними електронами в атмосфері Сонця, які живляться під час сонячних спалахів. За словами провідного автора дослідження Юанкуна Коу, доктора філософії, під час спостережень EOVSA за спалахом команда виявила радіосплески, у яких сигнал повторюється кожні 10-20 секунд, «як биття серця». студент Нанкінського університету (NJU).

Команда виявила сильний сигнал квазіперіодичної пульсації (QPP) в основі електричного струму, що тягнеться понад 25 000 кілометрів через спалахову область ядра виверження, де протилежні лінії магнітного поля наближаються одна до одної, розриваються та знову з’єднуються, генеруючи інтенсивну енергію, що живить відблиск.

Але, як не дивно, Ку каже, що вони виявили друге серцебиття у спалаху.

«Повторювані візерунки не є рідкістю для сонячних радіоспалахів», — сказав Коу. «Але цікаво, що є вторинне джерело, яке ми не очікували, розташоване вздовж розтягнутого струмового шару, яке пульсує подібним чином, як основне джерело QPP».

«Сигнали, ймовірно, походять від квазіповторюваних магнітних перез’єднань на спалаховому струмовому шарі», – додав Ю. «Це перший випадок виявлення квазіперіодичного радіосигналу, розташованого в області повторного підключення. Це виявлення може допомогти нам визначити, яке з двох джерел спричинило інше».

Використовуючи унікальні можливості мікрохвильового зображення EOVSA, команда змогла виміряти енергетичний спектр електронів у двох радіоджерелах у цій події.

«Спектральне зображення EOVSA дало нам нову просторову та тимчасову діагностику нетеплових електронів спалаху. … Ми виявили, що розподіл електронів високої енергії в основному джерелі QPP змінюється по фазі з розподілом вторинного джерела QPP в електронному листі струму», — сказав Бінь Чен, доцент кафедри фізики NJIT і співавтор статті. «Це є переконливим свідченням того, що два джерела QPP тісно пов’язані».

Продовжуючи своє дослідження, члени команди поєднали 2,5D чисельне моделювання сонячного спалаху під керівництвом іншого відповідного автора статті та професора астрономії Сінь Ченга з NJU зі спостереженнями м’якого рентгенівського випромінювання від сонячних спалахів, які спостерігали NOAA. Супутник GOES, який вимірює потоки м’якого рентгенівського випромінювання від атмосфери Сонця у двох різних діапазонах енергії.

«Ми хотіли знати, як виникає періодичність на поточному аркуші», — сказав Ченг. «Який фізичний процес викликає періодичність і як це пов’язано з утворенням QPP?»

Аналіз команди показав, що існують магнітні острови або бульбашко подібні структури, які утворюються в поточному шарі, квазіперіодично рухаючись до області спалаху.

«Поява магнітних острівців у довго розтягнутому шарі струму відіграє ключову роль у зміні швидкості вивільнення енергії під час цього виверження», — пояснив Ченг. «Такий квазіперіодичний процес вивільнення енергії призводить до повторюваного виробництва високоенергетичних електронів, які проявляються у вигляді QPP у мікрохвильовому випромінюванні та м’якому рентгенівському випромінюванні».

Зрештою, Ю каже, що результати дослідження проливають нове світло на важливе явище, що лежить в основі процесу повторного підключення, який спричиняє ці вибухові події.

«Ми нарешті точно визначили походження QPP у сонячних спалахах в результаті періодичного пере з’єднання в листі струмів спалаху. Це дослідження спонукає до перегляду інтерпретацій раніше зареєстрованих подій QPP та їх наслідків для сонячних спалахів».