Миссия Proba-3 переписывает модели солнечного ветра

Европейское космическое агентство (ЕКА) с помощью миссии Proba-3 обнаружило, что структуры медленного солнечного ветра во внутренней короне Солнца движутся в три-четыре раза быстрее, чем предполагалось ранее — со скоростью 250–500 км/с вместо ожидаемых 100 км/с. Эти первые результаты, полученные благодаря искусственным солнечным затмениям, создаваемым двумя спутниками в точном строю, были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

С июля 2025 года пара спутников Proba-3 Европейского космического агентства уже зафиксировала 57 искусственных солнечных затмений. К настоящему моменту миссия собрала более 250 часов видеозаписей высокого разрешения атмосферы Солнца, называемой короной. Это эквивалентно примерно 5000 полным кампаниям по наблюдению солнечных затмений, проведенным на Земле. Но научные данные еще более захватывающие. Впервые ученые могут тщательно отслеживать движение вещества с Солнца во внутренней короне, где зарождается космическая погода. Первые результаты, недавно опубликованные в журнале The Astrophysical Journal Letters, показывают, что структуры солнечного ветра во внутренней короне могут двигаться в три-четыре раза быстрее, чем предполагали ученые.

До появления спутника Proba-3 лучшим способом увидеть внутреннюю корону Солнца было полное солнечное затмение, наблюдаемое с Земли. Когда Луна заслоняет прямой солнечный свет, опытные фотографы могут запечатлеть прекрасные детали атмосферы вокруг Солнца. Но полные солнечные затмения происходят в среднем только раз в 18 месяцев, и полная фаза длится не более нескольких минут. Космический аппарат Proba-3 создает искусственные полные солнечные затмения, запуская два своих космических аппарата в чрезвычайно точном строю. В течение примерно пяти часов космический аппарат Occulter действует как искусственная Луна, блокируя прямой солнечный свет, чтобы другой космический аппарат, Coronagraph, мог наблюдать солнечную корону.

Коронограф ASPIICS на борту космического аппарата Proba-3 способен наблюдать солнечную корону, начиная с расстояния всего 70 000 километров от поверхности Солнца. Для масштаба: это составляет примерно одну десятую радиуса Солнца (то есть прибор заглядывает на высоту, равную 0,1 от солнечного радиуса, если считать от видимого края). Ни один другой космический коронограф не может наблюдать рассеяние света частицами в солнечной короне на таком близком расстоянии от Солнца. Обычные космические обсерватории «ослепляются» прямым солнечным светом уже на гораздо больших расстояниях, а ASPIICS благодаря точной работе тандема Occulter и Coronagraph впервые позволяет изучать внутреннюю корону там, где рождается солнечный ветер, буквально в нескольких десятках тысяч километров над поверхностью.

ASPIICS делает один-два снимка в минуту. Эти снимки объединяются в видеоролики, которые демонстрируют ранее невиданные движения в труднодоступной для наблюдения внутренней короне Солнца. «Эти сложные движения никогда не наблюдались в оптическом диапазоне столь низких длин волн во внутренней короне Солнца», — отмечает Джо Зендер, научный руководитель проекта Proba-3 Европейского космического агентства.

Помимо света, Солнце испускает поток частиц, называемый солнечным ветром. «Мы можем отслеживать, как солнечный ветер ускоряется вблизи Солнца, мы видим это по всему полю зрения Proba-3, и мы уже наблюдали скорости и ускорения, которые нас удивили», — говорит Джо Зендер. Подобно земному ветру, солнечный ветер может быть быстрым или медленным, плавным или порывистым. Быстрый солнечный ветер обычно течет плавным потоком от магнитных структур, называемых корональными дырами.

В отличие от него, медленный солнечный ветер изменчив и порывист, что затрудняет понимание его механизмов. Ученые считают, что медленный солнечный ветер образуется за счет изменения магнитных силовых линий Солнца, их слияния и последующего разделения. Этот процесс выталкивает сгустки плазмы (электрически заряженного газа) в виде так называемых «стримеров»: больших ярких лучей в короне.

«Во внутренней короне, области, которую очень трудно наблюдать, мы обнаружили порывы медленного солнечного ветра, движущиеся в три-четыре раза быстрее, чем ожидалось», — говорит Андрей Жуков из Королевской обсерватории Бельгии, главный исследователь прибора ASPIICS на борту космического аппарата Proba-3 и ведущий автор исследования. Ранее ученые обнаружили, что вблизи поверхности Солнца медленный солнечный ветер должен иметь скорость около 100 км/с. Вместо этого команда отследила сгустки плазмы, движущиеся со скоростью 250–500 км/с.

«Этот первый набор данных — лишь начало гораздо более долгого пути к полному пониманию происходящего. Теперь задача экспертов-теоретиков, сравнить его с моделями магнитного поля и ускорения плазмы в солнечной короне», — говорит Джо Зендер. Примечательно, что большая часть данных, собранных аппаратом Proba-3, еще не проанализирована. Ученым предлагается использовать данные коронографа ASPIICS для исследования механизмов работы солнечной короны и космической погоды. Ключевые открытые вопросы, требующие ответа: что ускоряет солнечный ветер, как Солнце выбрасывает вещество в виде корональных выбросов массы и почему солнечная корона намного горячее самого Солнца.

В итоге миссия Proba-3 впервые позволила с высокой точностью измерить динамику медленного солнечного ветра во внутренней короне, обнаружив, что плазменные сгустки движутся со скоростями 250–500 км/с — в 3–4 раза быстрее прежних теоретических оценок. Эти данные опровергают существовавшие модели и открывают новую главу в понимании природы космической погоды, демонстрируя сложную мелкомасштабную структуру магнитного поля Солнца.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях