Зигзаги коронального поля

Протяженная атмосфера Солнца, которая при затмениях похожа на корону, нагрета в 200 раз сильнее его поверхности, хотя и находится дальше от источника термоядерной энергии в солнечном ядре. На протяжении десятилетий это явление ставит ученых в тупик. Именно оно позволяет плазме солнечного ветра, которая рождается у поверхности нашей звезды и распространяется по всей Солнечной системе, быстро двигаться и преодолевать материнскую гравитацию.

Для выяснения механизмов этого явления НАСА запустило зонд Parker Solar Probe, который движется вокруг нашего светила по эллиптической орбите. При регулярном приближении к Солнцу и погружении в его динамичную, постоянно меняющуюся корону зонд должен найти источник ее тепла. Космический аппарат оснащен приборами для прямого измерения плотности, температуры и направления плазменных потоков. Он уже совершил два десятка облетов светила.

Уже при первом подлете к Солнцу зонд обнаружил вблизи его поверхности S-образные петли в радиальном магнитном поле, которые живут непродолжительное время. На это время они меняют направление поля на угол больше 90º, а затем выпрямляются. Ученые назвали эти зигзаги поля реверсивными или обратными. Приборы показали, что такие развороты поля сопровождаются увеличением объемного потока протонов.

Астрофизики до сих пор не могут прийти к единому мнению о механизме явления. Некоторые ученые уверены, что магнитное поле изгибается под влиянием турбулентности солнечного ветра в области, более близкой к звезде, чем корона. Другие полагают, что изгибы начинают свой жизненный путь уже от поверхности Солнца, где происходит перемешивание и пересоединение между собой линий магнитного поля с выделением колоссальной энергии.

Часть физиков считает реверсивные петли источниками коронального тепла и ускорителями солнечного ветра, так как они накапливают много магнитной энергии, которая постепенно высвобождается в плазму при их выпрямлении. Чтобы сильно нагреть весь объем короны, петли должны активно двигаться сквозь нее. Если зигзаги петель образуются при пересоединении полей у поверхности Солнца, то в короне их должно быть еще больше.

Команда исследователей во главе с научным сотрудником Университета штата Массачусетс Моджтаба Ахаван-Тафти (Mojtaba Akhavan-Tafti) изучила данные, полученные зондом за первые 14 витков вокруг Солнца. Она обнаружила, что реверсивные петли магнитного поля с углом более 90º часто встречаются в солнечном ветре вблизи Солнца, но внутри короны их нет и угол изгибов линий поля здесь не превышает 90º. Это ставит под сомнение роль S-образных петель в нагреве короны.

Причина появления изгибных полей остается неясной. Ахаван-Тафти считает, что следует искать неизвестные пока явления в плазме у солнечной поверхности, которые искажают магнитные поля, делая их реверсивными. Тогда эти явления смогут объяснить нагревание короны и солнечного ветра при выделении энергии петель.

Для проверки своих гипотез астрофизики надеются использовать предстоящее очередное приближение зонда к Солнцу на самое близкое расстояние за время его полета, которое произойдет за неделю до Нового года. Статья об исследовании опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.