Ученые выяснили, как образуются солнечные протуберанцы

Ученые из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка (MPS) в Германии под руководством Лиза-Мари Цесснер-Ондрачек обнаружили механизм, объясняющий формирование и долговременную стабильность солнечных протуберанцев – гигантских структур из холодной плазмы в раскаленной короне Солнца. Ученые впервые учли влияние глубоких, холодных слоев звезды и выяснили, что протуберанцы поддерживаются за счет одновременной инжекции холодной плазмы из хромосферы и конденсации горячей плазмы из короны. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Новое исследование проливает свет на одну из самых загадочных особенностей нашей звезды – солнечные протуберанцы. Эти огромные структуры, состоящие из плазмы температурой около 10 000 градусов, возникают прямо в короне, температура которой превышает миллион градусов. Несмотря на свою хрупкую, мерцающую форму, напоминающую языки пламени, протуберанцы обладают плотностью в сто раз выше плотности окружающей короны и могут простираться на десятки тысяч километров. Они способны оставаться видимыми неделями и месяцами, однако их извержение грозит мощными солнечными бурями, способными достичь Земли.

Ученые из Института Макса Планка, возглавляемые Лиза-Мари Цесснер-Ондрачек, провели сложные компьютерные симуляции, которые впервые объединили взаимодействие магнитного поля и плазмы не только в атмосфере Солнца, но и в его более глубоких, более холодных слоях, включая хромосферу с температурой до 20 000 градусов и поверхность, нагретую «всего» до 6000 градусов.

Ключевым элементом модели стала конфигурация магнитного поля в форме двойной дуги, напоминающей два соседних горных хребта, в углублении между которыми и формируется протуберанец. Моделирование показало, что возникновение протуберанца происходит благодаря турбулентным движениям магнитного поля в хромосфере, которые выбрасывают сгустки холодной плазмы в корону, где те оказываются запертыми в магнитной ловушке.

Однако самое важное открытие касается поддержания стабильности этой структуры. Хотя часть холодной плазмы постоянно падает обратно в нижележащие слои, потери вещества компенсируются сразу двумя процессами: непрерывной инжекцией нового материала из хромосферы и, в меньшей степени, притоком горячей плазмы из короны вдоль линий магнитного поля, которая затем охлаждается и конденсируется прямо внутри протуберанца.

«Наши расчеты показывают, более реалистично, чем когда-либо прежде, как оба процесса взаимодействуют, обеспечивая протуберанцы веществом и тем самым поддерживая их жизнеспособность», — говорит Лиза-Мари.

В результате благодаря более реалистичному моделированию, учитывающему как внешние, так и внутренние слои Солнца, немецкие ученые заполнили существенный пробел в понимании природы протуберанцев, доказав, что их долговечность обеспечивается сложным балансом между потерями вещества и его поступлением из двух разных источников – холодной хромосферы и горячей короны. Это открытие не только объясняет многолетнюю загадку устойчивости этих гигантских структур, но и закладывает основу для будущего прогнозирования взрывных событий на Солнце, влияющих на космическую погоду и земные технологии.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях