Зонд «Паркер» впервые рассмотрел нестабильность Кельвина — Гельмгольца внутри коронального выброса массы

Солнечный зонд «Паркер» впервые напрямую увидел возникновение неустойчивости Кельвина — Гельмгольца на границе между корональным выбросом массы с Солнца и потоком солнечного ветра. Предполагается, что такие события могут быть частым явлением в короне Солнца, но являются трудной целью для наблюдений. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

На границе между двумя потоками плазмы, движущимися с разными скоростями, могут развиваться несколько типов неустойчивостей. Одна из них известна как неустойчивость Кельвина — Гельмгольца и наблюдается также в газовых средах и жидкостях, например в атмосфере Земли. В космическом пространстве выявить неустойчивости такого рода трудно из-за других типов турбулентностей, сложной топологии астрофизической плазмы и взаимодействия между потоками и ударными волнами. В короне Солнца такие неустойчивости регистрировались в протуберанцах и предсказывались для солнечных джетов и границ корональных выбросов массы.

Группа астрономов во главе с Евангелосом Паурисом (Evangelos Paouris) из Университета Джорджа Мэйсона сообщила о первом случае прямых наблюдений за развитием неустойчивости Кельвина — Гельмгольца в корональном выбросе массы. Наблюдения за ним велись при помощи телескопа WISPR зонда «Паркер» 19 и 20 ноября 2021 года.

Мелкомасштабные возмущения плазмы в виде цепочки вихрей наблюдались вдоль южного фланга коронального выброса, на удалении от 7,5 до 9,5 радиуса Солнца от Солнца, и продолжались около тридцати минут. Сам корональный выброс был медленным (около двухсот километров в секунду) и распространялся вдоль ранее существовавшего стримера, разрушая его. Скорость окружающего солнечного ветра составляла примерно 410 километров в секунду. Средние значения магнитного поля вблизи зонда до его взаимодействия с выбросом составляли около 500 нанотесла и немного больше 550 нанотесла внутри выброса.

Исследователи пришли к выводу, что такие неустойчивости могут существовать в нижней и средней солнечной короне (в пределах 15 радиусов Солнца от Солнца) и возникают, если напряженность магнитного поля выброса и окружающего ветра аналогичны, а плотность выброса выше, или же если напряженность магнитного поля выброса больше, чем у окружающего солнечного ветра. В обоих случаях нужны большие локальные плотности вещества. Однако эти неустойчивости могут быть редким событием для наблюдателя из-за большого количества условий, необходимых для регистрации, таких как топология магнитного поля и свойства потоков.

Ранее мы рассказывали о том, как «Паркер» впервые определил границы Солнца.