Исследователи из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) проанализировали данные космического зонда Solar Orbiter и получили самый детальный на сегодняшний день снимок гелиосферного токового слоя — гигантской магнитной границы, разделяющей северное и южное магнитные поля Солнца. Они обнаружили, что внутри этого слоя меняется соотношение ионов железа и кислорода, причем эти изменения точно совпадают с переворотом магнитной полярности. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Солнце постоянно выбрасывает в космос поток заряженных частиц, который движется со скоростью более полутора миллионов километров в час. Этот поток, называемый солнечным ветром, формирует погоду в ближнем космосе, вызывает полярные сияния на Земле и может выводить из строя спутники. Но как именно Солнце разгоняет эти частицы до таких огромных скоростей, долгое время оставалось загадкой.
Ученые подозревали, что разгадка кроется в магнитных линиях, которые связывают поверхность Солнца с межпланетным пространством. Особый интерес представляет гелиосферный токовый слой, огромная волнистая поверхность, которая тянется от Солнца к пределам планетной системы. Из-за вращения звезды этот слой закручивается наподобие балетной пачки и служит четкой границей между областями, где магнитное поле направлено от Солнца или к нему.
Зонд Solar Orbiter недавно пересек складку этого слоя на расстоянии около 42 миллионов километров от Солнца, ближе, чем орбита Меркурия. Это позволило исследователям впервые изучить самые молодые порции солнечного ветра, которые только начинают свой путь в космосе. Инструменты зонда измерили не только магнитное поле и плотность плазмы, но и химический состав частиц. И здесь ученых ждал сюрприз.
Оказалось, что прямо на границе магнитного перехода резко меняется отношение ионов железа к ионам кислорода. При этом общая плазма по обе стороны слоя остается почти одинаковой. Такое тонкое изменение состава говорит о том, что токовый слой не просто геометрическая линия раздела полей, а активная зона, где Солнце как бы сортирует свои ионы еще в короне, а затем выпускает их в солнечный ветер. Другими словами, этот слой не только указывает направление магнитного поля, но и влияет на то, какие именно частицы покидают Солнце и в каких пропорциях.
Хотя новое открытие не дает окончательного ответа на вопрос о происхождении самого слоя, оно предлагает очень четкие рамки для будущих теорий. Любая модель, которая пытается объяснить, как нагревается солнечный ветер или как образуются такие магнитные структуры, теперь должна учитывать обнаруженный эффект — изменение химического состава именно в зоне смены полярности. Таким образом, работа ученых из SwRI не столько доказывает какую-то одну гипотезу, сколько устанавливает жесткие условия, которым обязана соответствовать любая успешная теория.
Главный вывод исследования состоит в том, что гелиосферный токовый слой представляет собой не просто магнитную границу, а еще и зону химической фильтрации, где меняется соотношение ключевых ионов. Это означает, что слой активного участвует в формировании солнечного ветра, и любая будущая модель его происхождения должна объяснять этот эффект. Работа дает важные ограничения для теории и помогает точнее понимать, как Солнце управляет космической погодой.
Научная публикация:
Keiichi Ogasawara, Ryan M. Dewey, Frédéric Allegrini, B. L. Alterman et al, Resolving Compositional Features of Solar Wind Source Regions near the Heliospheric Current Sheet at 0.3 au, The Astrophysical Journal). DOI: 10.3847/1538-4357/ae9153
Присоединяйтесь к нам в соцсетях
