В 1999 году на Солнце были замечены загадочные объекты, похожие на пальцы – теперь у ученых есть объяснение

В январе 1999 года ученые наблюдали загадочные движения внутри солнечной вспышки.

В отличие от типичных вспышек, которые демонстрировали извержение яркой энергии от Солнца, эта солнечная вспышка также демонстрировала нисходящий поток движения, как если бы материал падал обратно к Солнцу. Описан как «движущиеся вниз темные пустоты», астрономы задавались вопросом, что именно они видят.

Теперь, в исследовании, опубликованном сегодня (27 января 2022 г.) в Астрономия природы, астрономы Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский (CfA) предлагают новое объяснение плохо изученных нисходящих потоков, которые теперь в научном сообществе называются надаркадными нисходящими потоками (SAD).

«Мы хотели знать, как возникают эти структуры», — говорит ведущий автор и астроном CfA Ченгцай Шен, который описывает структуры как «темные черты, похожие на пальцы». «Что ими движет и действительно ли они связаны с магнитным пересоединением?»

Ученые предполагали, что SAD связаны с магнитным пересоединением с момента их открытия в 90-х годах. Этот процесс происходит, когда магнитные поля разрушаются, высвобождая быстро движущееся и чрезвычайно энергичное излучение, а затем восстанавливаются.

Сборка атмосферных изображений (AIA) на борту НАСАОбсерватория солнечной динамики зафиксировала нисходящий поток над аркадой во время солнечной вспышки, которая произошла 29 ноября 2020 года. Предоставлено: NASA SDO/Sijie Yu.

На Солнце происходит то, что у вас есть много магнитных полей, которые указывают во всех разных направлениях. В конце концов магнитные поля сближаются до такой степени, что они перестраиваются и высвобождают много энергии в виде солнечной вспышки», — говорит соавтор исследования и астроном CfA Кэти Ривз.

Ривз добавляет: «Это как растянуть резинку и разрезать ее посередине. Он напряжен и растянут, поэтому он вернется в исходное состояние».

Ученые предположили, что темные нисходящие потоки были признаками нарушенных магнитных полей, «возвращающихся» к Солнцу после вспышки солнечной вспышки.

Но была загвоздка.

Большинство нисходящих потоков, наблюдаемых учеными, «озадачивающе медленны», говорит соавтор Бинь Чен, астроном из Технологический институт Нью-Джерси.

Шен объясняет: «Этого не предсказывают классические модели повторного подключения, которые показывают, что нисходящие потоки должны быть намного быстрее. Это конфликт, который требует другого объяснения».

Чтобы выяснить, что происходит, команда проанализировала изображения нисходящего потока, полученные с помощью сборки атмосферных изображений (AIA) на борту Обсерватории солнечной динамики НАСА. Разработанный и построенный частично в CfA и под руководством Лаборатории солнечной астрофизики Lockheed Martin, AIA делает снимки Солнца каждые двенадцать секунд в семи различных длинах волн света для измерения изменений в атмосфере Солнца.

Затем они сделали трехмерное моделирование солнечных вспышек и сравнили их с наблюдениями.

Результаты показывают, что большинство SAD в конце концов не генерируются магнитным пересоединением. Вместо этого они образуются сами по себе в турбулентной среде и являются результатом взаимодействия двух жидкостей с разной плотностью.

Ривз говорит, что ученые, по сути, видят то же самое, что происходит, когда смешиваются вода и нефть: две жидкости с разной плотностью нестабильны и в конечном итоге разделены.

«Эти темные, похожие на пальцы пустоты на самом деле являются отсутствием плазма. Плотность там намного ниже, чем в окружающей плазме», — говорит Ривз.

Команда планирует продолжить изучение SAD и других солнечных явлений с помощью 3D-моделирования, чтобы лучше понять магнитное пересоединение. Понимая процессы, которые вызывают солнечные вспышки и извержения на Солнце, они могут в конечном итоге помочь разработать инструменты для прогнозирования космической погоды и смягчения ее последствий.

Ссылка: «Происхождение нисходящих потоков недостаточно плотной плазмы, связанных с магнитным пересоединением в солнечных вспышках» 27 января 2022 г., Астрономия природы.
DOI: 10.1038/s41550-021-01570-2

Дополнительными соавторами статьи являются Xiaoyan Xie из CfA; Сиджи Ю из Технологического института Нью-Джерси; и Ванесса Полито из Института экологических исследований района залива.

Это исследование было поддержано грантами Национального научного фонда.