Полдень 25-й год
Что увидела на Солнце обсерватория SOHO за четверть века работы
2 декабря 1995 года в космос отправилась солнечная обсерватория SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Ожидалось, что аппарат проработает два года, однако SOHO, пережив ряд поломок, до сих пор исследует наше светило, а ее научную программу хотят продлить до 2022 года. N + 1 рассказывает, показывает и даже дает послушать, что увидела и выяснила обсерватория, которая вот уже четверть века вглядывается в огненный лик нашей звезды.
Титул самого старого аппарата, непрерывно следящего за Солнцем, принадлежит зонду Wind, запущенному в 1994 году. Однако он не получает прямые изображения звезды, а лишь определяет параметры солнечного ветра, превращая их в спектры и графики. А вот SOHO по праву может считаться рекордсменом по длительности полноценных наблюдений за нашей звездой, которые включают в себя получение фотографий Солнца.
Задача обсерватории — ответить на три важных вопроса о Солнце:
- какова структура и динамика недр нашей звезды?
- что такое солнечная корона и почему она аномально разогрета?
- где рождается солнечный ветер и как он ускоряется?
Кроме того, SOHO стал для исследователей одним из главных поставщиков информации о космической погоде, помогая ее предсказывать.
Сама обсерватория работает на гало-орбите вокруг первой точки Лагранжа в системе «Земля — Солнце» и оснащена арсеналом из 12 научных приборов. Она может получать изображения звезды на различных длинах волн и регистрировать потоки заряженных частиц, электромагнитные поля и колебания Солнца.
Океан плазмы
Благодаря SOHO астрономы получили полноценное представление о том, как изменяется активность Солнца в ходе 11-летнего цикла, а гелиофизика вышла на новый уровень понимания механизмов, управляющих поведением звезды.
Обсерватория получила первые карты движения плазменных потоков в конвективной зоне Солнца, позволила ученым описать структуру солнечных пятен, фотографировала огромные протуберанцы и мощные корональные выбросы массы, изучала механизмы ускорения медленного и быстрого солнечного ветра.
SOHO принадлежит также ряд гелиофизических открытий:
- регистрация солнечных торнадо, рождающихся в нижней атмосфере звезды;
- первое прямое наблюдение солнцетрясения — сейсмических волн в фотосфере звезды, вызванных вспышкой;
- описание нового типа солнечных цунами, ударных волн, распространяющихся в хромосфере светила. SOHO увидела подобные волны еще выше, в солнечной короне — их сейчас называют EIT-волны, в честь инструмента на борту SOHO.
SOHO изучает не только внешние, но и внутренние слои звезды, регистрируя и исследуя распространение волн на Солнце. Благодаря обсерватории ученые смогли обнаружить низкочастотные гидродинамические гравитационные волны, за которыми они гонялись более 40 лет — это позволило определить скорость вращения ядра звезды.
А пульсации Солнца, зафиксированные SOHO, астрономы даже перевели в звук, доступный человеческому уху.
Ловец комет
После начала работы обсерватории выяснилось, что SOHO хорошо подходит не только для изучения ближайшей к нам звезды, но и для поиска и наблюдений сближающихся с Солнцем комет — как просто проходящих свой перигелий, так и представителей семейства околосолнечных комет. Поставить «на поток» открытия комет удалось благодаря нескольким факторам: снимки, сделанные аппаратом, выкладываются в открытый доступ, для наблюдений в основном используются коронографы, позволяющие убрать засветку от самой звезды, а NASA запустило проект гражданской науки «Sungrazer», цель которого — поиск новых малых тел Солнечной системы.
В июне 2020 года этот «конвейер открытий» прошел отметку 4 тысячи новых объектов и явно не закончился — к середине сентября добровольцы нашли в данных еще 63 кометы. SOHO наблюдала в этом году и комету C/2020 F3 (NEOWISE), ставшую самой яркой в северном небе за последние 20 лет.
Александр Войтюк
Но не все из них станут потом планетами
Астрономы при помощи телескопов VLT и ALMA впервые увидели результаты действия механизма гравитационной нестабильности в планетарных масштабах. Они обнаружили крупные сгустки вещества, могущие быть зародышами планет, в газопылевой оболочке вокруг молодой звезды V960 Mon. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters. Модель аккреции газа из протопланетного диска на твердое ядро, рождающееся за счет слипания пылевых частиц и планетезималей, считается основной для объяснения формирования газовых гигантов. Однако для экзогигантов и коричневых карликов, находящихся на больших расстояниях от родительских звезд, такая модель подходит хуже, так как время жизни газового диска будет меньше, чем время, необходимое для набора массы объектом. В этом случае модель формирования крупного тела за счет гравитационной нестабильности во внешней части протопланетного диска считается более подходящей, причем лежащие в ее основе физические механизмы могут объяснять и вспышки аккреции вещества на молодые звездные объекты, например фуоры. Группа астрономов во главе с Филиппом Вебером (Philipp Weber) из Университета Сантьяго в Чили опубликовала результаты анализа наблюдений за молодой звездой V960 Mon, проведенных при помощи приемника SPHERE, установленных на комплексе телескопов VLT, в 2016 году. Ученые также использовали архивные данные наблюдений за звездой наземной системы радиотелескопов ALMA. V960 Mon находится на расстоянии около пяти тысяч световых лет от Солнца в созвездии Единорога и относится к фуорам. Она находится в фазе вспышки аккреции с 2014 года и окружена газопылевой оболочкой с массой около 0,6 массы Солнца. Ученые обнаружили вокруг звезды S-образную структуру, у которой обе части состоят из как минимум двух смежных спиральных рукавов. Их протяженность составляет несколько тысяч астрономических единиц. Вблизи звезды наблюдается яркий компаньон, а в спиральных рукавах заметны сгустки вещества, которые при температуре в 50 кельвин могут содержать от 3 до 10 масс Земли в твердой фазе и около 1-3 масс Юпитера в виде газа. Обнаружение сгустков планетарной массы означает, что спиральные рукава фрагментируются за счет гравитационной нестабильности, а сами сгустки могут быть зародышами планет. Однако в дальнейшем часть из них может распасться, упасть на звезду или быть выброшенными прочь из системы, породив планеты-изгои. Ранее мы рассказывали о том, как спиральные рукава указали на гигантскую протопланету.