Физики усомнились в природе магнитного поля Солнца

Астрофизики из Килсоновского университета и Говард-Смитсоновского центра астрофизики обнаружили расхождения в поведении звезд с общепринятой моделью солнечного динамо. Результаты работы указывают на то, что отсутствие тахоклина, считавшегося необходимым для работы динамо, не меняет механизма генерации рентгеновского излучения звездами. Исследование опубликовано в Nature, кратко о нем сообщает редакционный материал журнала.

Классическая модель солнечного динамо описывает механизм возникновения магнитных полей у звезд. Согласно ей, поля рождаются благодаря сложному вращательному движению зарядов внутри светила. Астрофизики выделяют несколько основных областей, ответственных за этот процесс: лучистая зона (окружает ядро), конвективный слой и тахоклин — тонкую прослойку между ними. Солнечная плазма движется с разными скоростями в центральной зоне (ведущей себя подобно твердому телу) и в конвективном слое, более того, на разных широтах конвективного слоя эти скорости отличаются. Это вызывает сдвиги в тахоклине. Считается, что именно поведение плазмы в тахоклине вносит существенный вклад в формирование магнитного поля. 

С поведением плазмы в тахоклине связаны рентгеновские вспышки звезд. Известно, что эти процессы происходят в активных областях с повышенной напряженностью магнитного поля. Эти области связаны с магнитными жгутами, возникающими из-за неоднородностей в тахоклине.

Интересно, что тахоклины есть только в достаточно крупных звездах. С уменьшением массы светила конвективная зона расширяется и для звезд с массой в 40 процентов солнечной переходная область и вовсе пропадает. Поэтому астрофизики ожидают, что и рентгеновское излучение таких объектов будет устроено иначе, чем у Солнца.

В новой работе астрофизики наблюдали за двумя медленно вращающимися (один оборот за 79 и 83 дня соответственно) полностью конвективными звездами, данные о еще двух объектах авторы нашли в ранних исследованиях. Ключевым параметром было соотношение скорости вращения и рентгеновской светимостью объектов. Оказалось, что эти величины полностью соответствуют крупным звездам с тахоклином. Это может указывать на то, что тахоклин не является обязательным для генерации магнитных полей.

Существует альтернативное объяснение наблюдаемого эффекта — возможно, выбранные звезды не были полностью конвективными. Другая причина — рентгеновское излучение может быть связано с реорганизацией магнитных полях в верхних слоях атмосферы звезды. В таком случае характер излучения будет независим от механизма генерации магнитного поля.

С физикой звездной плазмы связана еще одна важная проблема — разогрев солнечной короны. Ее температура достигает миллионов градусов, хотя нижележащие фотосфера и хромосфера нагреты лишь до 5800 и 4000-20000 кельвинов соответственно. Недавно Физики из Японии, Бельгии и США обнаружили первые прямые свидетельства резонансного поглощения в короне Солнца — одного из механизмов, объясняющих это явление.

Владимир Королёв