Астрономы впервые измерили затухание коронального магнитного поля во время вспышки на Солнце

Астрономы впервые смогли оценить изменение магнитного поля в короне Солнца по мере развития вспышки на звезде. Оказалось, что суммарной энергии, высвободившейся в результате уменьшения поля, хватает для объяснения взрывного процесса, пишут авторы в журнале Science.

Солнечные вспышки — это взрывообразный процесс выделения энергии в верхних слоях Солнца. Вспышкам нередко сопутствуют корональные выбросы массы, то есть испускание потоков плазмы, но эти явления связаны далеко не всегда. Во время вспышки светимость Солнца в коротковолновой части спектра, например в рентгене, может значительно вырасти относительно значений в спокойном состоянии. Вместе с тем энерговыделение даже самых мощных вспышек существенно ниже, чем суммарная светимость звезды во всех диапазонах.

Считается, что источником энергии для вспышек является пересоединение магнитных линий в короне Солнца — резкое изменение конфигурации магнитного поля, при котором его энергия переходит в другие виды. Это подтверждается обычной близостью вспышек к солнечным пятнам, где величина магнитного поля намного больше, чем в других областях, а геометрия его силовых линий может быть запутанной.

Однако в большинстве случаев корональное магнитное поле достаточно трудно оценить из наблюдений, из-за чего имеющихся на данный момент косвенных оценок его величины недостаточно для утверждения однозначной связи между ним и солнечными вспышками. Существуют способы определения магнитного поля в фотосфере (вблизи видимой поверхности Солнца), но методы экстраполяции его значений в корону обладают недостатками, такими как ограниченное временное разрешение.

Американские астрономы под руководством Григория Флейшмана (Gregory Fleishman) из Технологического университет Нью-Джерси впервые смогли определить не только величину коронального магнитного поля, но и его изменение во времени в течение крупной вспышки в сентябре 2017 года. Оказалось, что оно ослабевало с темпом в пять гаусс в секунду на протяжении примерно двух минут, а высвободившейся при этом энергии хватает для объяснения всей вспышки.

Авторы использовали микроволновый интерферометр EOVSA, который позволяет с большим угловым разрешением и сразу на многих частотах наблюдать за возникающими электромагнитными волнами. Подробные спектральные данные о небольших областях Солнца позволяют измерить параметры среды, в которой происходит генерация излучения заряженными частицами. В частности, ученым удалось определить и магнитное поле, которое оказалось уменьшающимся от 600–900 гаусс до примерно 200 на масштабе пары минут.

Проведенный астрономами анализ показал, что изменение во времени запасенной магнитным полем энергии скоррелировано с энергиями нетепловых электронов: как только первая начинает падать, вторая начинает расти. Сравнение полученных результатов с данными измерений в других диапазонах показало, что потерянной магнитным полем энергии достаточно для объяснения всех наблюдаемых форм выделения энергии во время вспышки, что свидетельствует о прямой связи между процессами.

Ранее на Солнце впервые увидели вынужденное пересоединение магнитных линий, которое вызвано внешним воздействием. О необычных взаимосвязях активности Солнца и условий на Земле читайте в блоге астронома Сергея Богачева «Солнце — угроза или защита?».

Тимур Кешелава