В хромосфере Солнца нашли «пушечные ядра»
Астрономы обнаружили во внешних слоях Солнца новый вид сферических образований, которые движутся по искривленным траекториям, подобно пушечным ядрам. Наблюдения в разных диапазонах показывают, что эти структуры являются сгустками материала хромосферы Солнца, которые приводятся в движение пересоединением магнитных линий, пишут авторы в принятом к публикации в The Astrophysical Journal Letters препринте на сайте arXiv.org.
Хромосфера — это одна из внешних оболочек Солнца и других звезд, расположенная между фотосферой, где рождается большая часть оптического излучения, и гораздо более разреженной и горячей короной. В хромосфере значительно меняются такие параметры как плотность и температура плазмы, поэтому в ней происходит множество видов активности, таких как спикулы, выбросы и бомбы Эллермана.
Спикулы — это быстродвижущиеся и короткоживущие (характерное время около 15 минут) струи горячей плазмы, которые выстреливают в хромосферу на высоту до десятков тысяч километров, а затем исчезают. Выбросы — менее масштабные и еще более короткие (2–10 минут) потоки плазмы в виде перевернутой буквы Y, которые связаны с пересоединением линий магнитного поля небольшой индукции. Бомбы Эллермана — это крошечные по масштабам Солнца вспышки длительностью около 5 минут, наблюдаются по краям солнечных пятен, где линии магнитного поля выходят на поверхность фотосферы.
В работе под руководством Шухун Яна (Shuhong Yang) из Китайской академии наук описывается новый вид транзиентного хромосферного объекта, который авторы называли пушечными ядрами (cannonballs, очевидный каламбур с употребляемой в разговорной речи фразой to do a cannonball, то есть «прыгать в воду "бомбочкой"»). Авторы обнаружили явление при изучении Солнца при помощи наземного китайского телескопа NVST в фильтре H-альфа, то есть на длине волны примерно 656 нанометров, что соответствует переходу электрона в атоме водорода с третьего уровня на второй.
На полученных кадрах астрономы заметили объекты, перемещающиеся по искривленным траекториям подобно выпущенному из пушки ядру. В некоторых случаях они были темнее окружающего вещества, в других — светлее. На основе собранных данных удалось измерить параметры «ядер»: их средняя скорость оказалась равна 56 километрам в секунду, объем примерно равен полутора миллиардам кубических километров, а масса — ста пятидесяти миллионам килограмм.
В дополнительном сеансе наблюдений приняла участие американская космическая обсерватория SDO, изучившая объекты в ультрафиолетовом диапазоне, а также позволившая восстановить структуру магнитного поля. Астрономам удалось зафиксировать повышенную светимость в ультрафиолете от «ядер» и изменения магнитного поля рядом с ними.
Данные позволили авторам выдвинуть идею о происхождении данного феномена. Согласно ей подобные сгустки рождаются при пересоединении магнитных линий в хромосфере. Так может происходить в результате всплытия из глубины звезды небольших магнитных петель, которые затем взаимодействуют с более крупномасштабным полем, что приводит плазму в движение вдоль доминирующего направления поля. При подобных пересоединениях энергия магнитного поля должна превращаться в кинетическую, потенциальную и тепловую энергию среды, что позволяет объяснить высокие скорости движения «ядер», а также должно быть эффективным способом разогрева хромосферы.
Однако пока что далеко не все ясно с данным феноменом. В частности, не понятно, почему некоторые «ядра» яркие, в то время как другие тусклее окружающего вещества, нет также объяснения их форме: если они управляются магнитным полем, то почему не выглядят как струи. Тем не менее, авторы уверены, что нашли новое явление на Солнце, а не необычное проявление спикул, коронального дождя или других уже описанных процессов.
Хромосферу можно увидеть во время солнечного затмения как тонкую розоватую область, едва выглядывающую из-за диска Луны. В частности, ее можно разглядеть на некоторых фотографиях с недавнего полного затмения в Южном полушарии. Ранее физики не смогли объяснить прозрачность Солнца ошибками теории, а нейросеть помогла определить магнитное поле на дальней стороне Солнца.
Тимур Кешелава