Апарати Solar Orbiter і Parker Solar Probe підтвердили джерело прискорення та нагрівання сонячного вітру при його віддаленні від світила

Результати нового дослідження демонструють, що важливу роль у цих процесах відіграють хвилі Альфвена — електромагнітні коливання, які поширюються вздовж силових ліній магнітного поля.

307

За допомогою даних космічних зондів Європейського космічного агентства Solar Orbiter та NASA Parker Solar Probe вченим вдалося наблизитися до відповіді на питання, який механізм відповідає за нагрівання та прискорення сонячного вітру: як виявилося, важливу роль у цих процесах відіграють великомасштабні електромагнітні коливання, що поширюються вздовж силових ліній магнітного поля. Роботу було опубліковано в журналі Science 29 серпня.

Сонячний вітер – це постійний потік заряджених частинок (плазми), які виділяє сонячна корона. За секунду такий потік переносить із Сонця до 10^9 кг речовини. Залежно від швидкості частинок сонячний вітер поділяють на класи: повільний (300-400 км/с біля орбіти Землі) та швидкий (600-700 км/с біля орбіти Землі); також існують спорадичні високошвидкісні потоки (до 1200 км/с). Коли його частинки досягають нашої планети та зіштовхуються з часточками атмосфери, це викликає полярне сяйво.

Кадри Обсерваторії сонячної динаміки NASA, які демонструють, як хвилі Альфвена переносять енергію, змушуючи коливатися струмені плазми. Відео: NASA’s Solar Dynamics Observatory

Швидкий сонячний вітер вилітає з сонячної атмосфери з меншою швидкістю, але значно прискорюється, тобто щось до цього призводить. До того ж, із віддаленням від Сонця він має розширюватися та охолоджуватися, стаючи менш щільним; проте він охолоджується повільніше, ніж мав би відповідно до розрахунків.

Астрофізики вже давно запропонували гіпотезу, згідно з якою відповіддю на це «енергетичне» питання є хвилі Альфвена. Проходячи через наелектризовану плазму, струми й магнітні поля можуть формувати різні хвилі: альфвенівські являють собою поперечні хвилі, які проходять уздовж силових ліній магнітного поля, в якому перебувають. Вони можуть накопичувати енергію та проносити її через плазму.

Завдяки тому, що в лютому 2022 року зонди Solar Orbiter та Parker опинились в одному потоці сонячного вітру, вченим вдалося підтвердити це припущення: Parker перебував у зовнішньому краї корони (близько 9 мільйонів кілометрів від Сонця), а Solar Orbiter – далі, поблизу орбіти Венери (на відстані приблизно у 89 мільйонів кілометрів від Сонця). У такий спосіб дослідники спостерігали альфвенівські хвилі, як тільки вони з’явились та через 45 годин після цього, й порівняли потоки плазми в двох точках. Перетворивши дані в енергетичні величини, зокрема в потік хвильової енергії, виявилося, що поруч із Сонцем у магнітному полі зберігалося близько 10% енергії; у точці перебування Solar Orbiter це число знизилось до 1%, проте плазма прискорювалася й охолоджувалася повільно. Порівнюючи дані, команда дійшла висновку, що розсіяна енергія, яку несли хвилі, відповідає прогнозованому нагріванню та прискоренню сонячного вітру.

Тепер астрофізики планують розширити свій аналіз на повільний сонячний вітер і поспостерігати, чи працює такий механізм у ньому. До того ж, нові знання можуть бути потенційно застосовані до інших зірок типу нашого світила або ж взагалі до тих, які мають вітер.

Please, into your profile to comment posts, make bookmarks and rate other users. It takes two clicks to create a profile or log in.