Зонд Parker Solar Probe нашел источник быстрых порывов солнечного ветра

Подойдя ближе к Солнцу, чем любой космический аппарат до него, Parker Solar Probe (Паркер) определил области, ответственные за потоки высокоэнергетических частиц, движущихся намного быстрее, чем остальная часть солнечного ветра. Открытие может улучшить прогнозы солнечной активности.

Солнце — это не просто кипящий шар плазмы. Оно также имеет магнитный заряд, и извилистые силовые линии магнитного поля постоянно меняют его поведение вблизи поверхности, особенно сейчас, когда солнечная активность увеличивается.

Одним из последствий этой активности являются участки быстрого солнечного ветра, частицы которого вылетают из корональных дыр со скоростью около 750 километров в секунду, что примерно вдвое превышает скорость обычного солнечного ветра.

Новое исследование сообщает, что Parker Solar Probe подошел достаточно близко, чтобы наблюдать за микроструктурой внутри корональных дыр, выявляя ответственные за это силы.

Быстрые ветры устремляются из корональных дыр, промежутков в солнечной атмосфере, где магнитные поля направлены наружу от Солнца. Их ширина может достигать 30 000 километров.

Внутри этих дыр находятся конвекционные ячейки, подобные тем, что видны в кипящем котле с водой. В определенных точках эти ячейки встречаются и тянут магнитное поле Солнца вниз с поверхности, создавая воронку.

Воронки усиливают магнитное поле до такой степени, что частицы выбрасываются с энергией, в 10-100 раз превышающей энергию медленного солнечного ветра. Parker Solar Probe позволил наблюдать эти воронки так, как ученые не могли сделать с Земли.

Быстрый ветер сначала уходит от ячеек отдельными струями, но турбулентность смешивает его с более медленными окружающими ветрами задолго до того, как он достигает Земли, что затрудняет определение его структуры.

До запуска Паркера существовало две теории об источнике этих высокоэнергетических частиц. Согласно одной, частицы были ускорены за счет пересоединения магнитных полей; другая приписывала их скорость альфвеновским волнам горячей плазмы. Исследование было начато отчасти для того, чтобы решить этот вопрос, и авторы статьи считают, что это уже сделано.

«Мы думаем, что наши результаты являются убедительным доказательством того, что это происходит благодаря пересоединению», — сказал профессор Стюарт Бэйл из Калифорнийского университета в Беркли.

Альфвеновские волны реальны, но авторы заключают, что они являются следствием магнитных пересоединений, а не конкурирующим драйвером быстрых частиц. Ученые отметили, что аналогичный процесс наблюдается в хвосте магнитосферы Земли, части магнитосферы, противоположной Солнцу.

Хотя наземные телескопы не смогли разглядеть магнитные воронки, они обнаружили струи внутри дыр, которые, по мнению авторов, соответствуют расположению воронок.

Корональные дыры существуют на протяжении всего солнечного цикла, но во время минимумов они отступают к полюсам, направляя быстрые солнечные ветры в сторону от Земли. По мере развития солнечного цикла их местонахождение расширяется.

Наблюдения были сделаны Паркером с расстояния всего в 8,3 миллиона километров от Солнца (12 солнечных радиусов).

Траектория полета в конечном итоге приведет зонд на расстояние 6,4 миллиона километров, что, по мнению НАСА, может быть достигнуто без разрушения инструментов Паркера.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.