Почти в пяти тысячах километров над поверхностью Солнца находится вековой вопрос для физиков-солнечников: почему температура в верхних слоях атмосферы (короне) звезды в сотни раз выше, чем температура на видимой поверхности Солнца? У международной группы ученых есть новый ответ на вопрос, обычно называемый проблемой коронального нагрева Солнца, с новыми данными наблюдений, полученными с помощью 1,6-метрового солнечного телескопа GST в солнечной обсерватории BBSO.
В исследовании, опубликованном недавно в журнале Nature Astronomy, исследователи раскрыли открытие интенсивной волновой энергии из относительно прохладной, темной и сильно намагниченной области плазмы на Солнце, способной пересекать солнечную атмосферу и поддерживать в ней температуру в миллион градусов Кельвина. Исследователи говорят, что открытие является последним ключом к разгадке множества связанных загадок, касающихся ближайшей к Земле звезды.
Используя уникальные возможности обработки изображений GST, команда ученых смогла первоначально зафиксировать поперечные колебания в самой темной и самой холодной области на Солнце, называемой тенью солнечных пятен. Такие темные области солнечных пятен могут образовываться, поскольку сильное магнитное поле звезды подавляет теплопроводность и препятствует поступлению энергии из более горячих недр на видимую поверхность (или фотосферу), где температура достигает примерно 5000 градусов по Цельсию.
Авторы работы измерили активность, связанную с многочисленными темными особенностями, обнаруженными в активном солнечном пятне, зарегистрированном 14 июля 2015 года с помощью GST BBSO, включая колебательные поперечные движения плазменных фибрилл в пределах тени пятна, в которой магнитное поле более чем в 6000 раз сильнее Земного.
Фибриллы выглядят как конусообразные структуры с типичной высотой 500–1000 км и шириной около 100 км и продолжительность их жизни составляет от двух до трех минут. Эти темные динамические фибриллы долгое время наблюдались в тени солнечных пятен, но впервые ученые смогли обнаружить их боковые колебания. Эти поперечные волны в сильно намагниченных фибриллах несут энергию вверх по вертикально вытянутым магнитным каналам и способствуют нагреву верхних слоев атмосферы Солнца.
Благодаря численному моделированию этих волн группа оценивает, что переносимая энергия может быть в тысячи раз сильнее, чем потери энергии в активной области плазмы верхних слоев атмосферы Солнца — рассеивание энергии на четыре порядка больше, чем скорость нагрева, необходимая для поддержания до температуры пылающей плазмы в короне.
На данный момент исследователи говорят, что новые результаты не только революционизируют наш взгляд на тень солнечных пятен, но и предлагают еще один важный шаг в продвижении понимания физиками процессов переноса энергии и нагрева солнечной короны.