На Солнце впервые увидели вынужденное пересоединение

Астрономам впервые удалось наблюдать выделение энергии в Солнечной короне посредством вынужденного магнитного пересоединения, которое было вызвано движением плазмы в протуберанце. Ранее напрямую наблюдались лишь спонтанные пересоединения, а вынужденные, известные теоретически, лишь предполагались по косвенным признакам, пишут авторы в The Astrophysical Journal.

В верхних слоях Солнца происходит множество кратковременных динамических процессов, которые могут сопровождаться всплесками высокоэнергетического излучения или выбросами потоков частиц. В частности, там выделяют спикулы, протуберанцы, бомбы Эллермана, недавно найденные «пушечные ядра» и другие.

Некоторые из этих процессов наблюдаются постоянно, а другие обладают транзиентной природой. Возникновение вторых обычно вызывается резким выделением энергии, которое может происходить, например, вследствие пересоединения магнитных силовых линий. Так называется процесс быстрого изменения конфигурации магнитного поля при сближении разнонаправленных силовых линий, в результате которого часть запасенной в поле энергии превращается в тепловую и кинетическую энергию частиц окружающей плазмы.

Астрономы из Индии, Чехии, Китая, Бельгии и Великобритании при участии Абхишека Шриваставы (Abhishek Srivastava) из Индийского технологического института в Варанаси впервые нашли наблюдательные свидетельства процесса в атмосфере Солнца, который вызван вынужденным магнитным пересоединением. Они анализировали данные, полученные 3 мая 2012 года американским космическим аппаратом SDO, и нашли свидетельства формирования X-точки, то есть пересекающихся магнитных линий, но в данном случае такая конфигурация образовалась вследствие движений плазмы, а именно падающего на поверхность Солнца вещества протуберанца.

Более распространенные спонтанные пересоединения известны как на Солнце, так и в магнитосфере Земли. Однако для их появления требуется специфическая комбинация параметров, таких как слабо проводящий тонкий слой плазмы, в котором возникает магнитогидродинамическая неустойчивость. Астрофизики ранее теоретически обосновали возможность вынужденных пересоединений, которые могут происходить в случае внешнего воздействия и на стабильную конфигурацию плазмы и магнитного поля. Потенциально, такие процессы менее ограничены условиями окружающей среды, но требуют стимулирующего толчка, которым может быть близкое вспышечное событие.

Наблюдения в различных длинах волн позволили астрономам увидеть движение частиц отдельных диапазонов энергий. В частности, они увидели, как падающая относительно холодная плазма протуберанца в горячей короне попадает в область с запутанными линиями магнитного поля и вызывает их пересоединение с формированием X-точки.

Наблюдения также показали, что выделение энергии привело к заметному локальному разогреву плазмы. В связи с этим авторы выдвигают идею, что вынужденные пересоединения могут быть частично ответственны за разогрев короны Солнца, который представляет одну из главных нерешенных проблем физики звезды. Также понимание условий возникновения вынужденных пересоединений поможет воспроизвести их в лаборатории, а также лучше понять закономерности космической погоды, так как такие процессы могут вызываться не только протуберанцами, но и другими событиями, такими как вспышки и корональные выбросы массы.

Ранее ученые использовали нейросети для определения магнитного поля на дальней стороне Солнца и доказали усиление плазменных волн солнечными пятнами. Основным проектом по изучению ближайшей звезды является запущенный недавно зонд «Паркер», который уже начал выдавать первые результаты. О необычных взаимосвязях активности Солнца и условий на Земле читайте в блоге астронома Сергея Богачева «Солнце — угроза или защита?».

Тимур Кешелава