Физики впервые увидели, как звезда удерживает свой выброс

Астрофизики впервые экспериментально доказали, что мощные магнитные поля активных звезд способны полностью блокировать корональные выбросы массы. Это открытие, опубликованное в журнале Physical Review Letters, объясняет, почему вокруг других звезд почти не видят гигантских плазменных извержений, хотя на Солнце они случаются регулярно. Исследователи объединили астрофизические модели, лазерные эксперименты и трехмерное компьютерное моделирование, чтобы воссоздать звездные условия в лаборатории и увидеть, как именно магнитное поле ловит и гасит выбросы.

Звезда это огромный раскаленный шар, который время от времени выбрасывает в космос облака заряженных частиц, похожие на гигантские огненные пузыри. На Солнце такие выбросы случаются довольно часто, и мы можем их наблюдать. Но у других, более активных звезд, магнитное поле гораздо сильнее, и эти пузыри почему-то не долетают до окружающего пространства. Ученые давно подозревали, что дело именно в магнитной ловушке, но подтвердить это на опытах никому не удавалось.

Чтобы проверить гипотезу, исследователи создали в лаборатории миниатюрные копии звездных извержений. Они направляли мощный лазер на мишень, отчего та нагревалась и порождала стремительный поток плазмы, такой же, какой вырывается из короны звезды. Затем этот поток помещали в магнитное поле разной силы. Когда поле было слабым, плазма свободно разлеталась в стороны. Но стоило усилить магнитное поле, как происходило нечто удивительное: поток начинал извиваться, терял устойчивость и в конце концов полностью останавливался, словно натыкаясь на невидимую стену.

Трехмерные компьютерные модели помогли разобраться, что именно происходит. Оказалось, что при сильном магнитном поле в плазменном потоке возникает так называемая кинк-неустойчивость (нестабильность перегиба), поток начинает изгибаться и закручиваться, как перекрученный шланг, и в итоге не может пробиться наружу. Это как если бы мощный магнит держал огненный шар на месте, не давая ему улететь.

Таким образом, даже если активная звезда производит колоссальную вспышку, которая должна породить мощный выброс, этот выброс может так и остаться у поверхности, намертво запертый магнитным полем.

Это открытие имеет прямое отношение к планетам, которые вращаются вокруг других звезд. Ведь корональные выбросы это самая суровая форма космической погоды: они способны сдувать атмосферы с планет или менять их химический состав, делая жизнь на них невозможной.

Но если выясняется, что множество таких выбросов попросту не покидают свои звезды, значит, условия вокруг многих экзопланет могут быть гораздо мягче, чем думали раньше. У них появляется больше шансов сохранить свою атмосферу на протяжении миллиардов лет, что крайне важно для поиска миров, потенциально пригодных для жизни.

В итоге исследование не только объясняет загадку отсутствия корональных выбросов у активных звезд, но и дает астрофизикам новый инструмент для оценки реальной опасности, которую звезды представляют для своих планет. Впервые лабораторный эксперимент напрямую показал, что магнитное поле способно полностью подавить крупномасштабное извержение, подтверждая давние теоретические предсказания. Теперь ученые смогут точнее прогнозировать, какие звезды действительно «мирные» для своих планет, а какие нет, и это меняет наш взгляд на эволюцию звездных систем и обитаемость далеких миров.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях