Потрясающие петли плазмы, наблюдаемые на Солнце, могут оказаться не тем, о чем мы думали

Хорошо изученное солнечное явление может оказаться не таким уж простым, как мы думали.

Новые моделирования показывают, что то, что мы считали петлями плазмы, известными как корональные петли, извергающиеся с поверхности Солнца вдоль линий магнитного поля, может, по крайней мере иногда, быть морщинами в гофрированных листах плазмы.

Астрономы окрестили это явление "корональной вуалью" и считают, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы попытаться понять, как и почему они возникают.

Находка, по их словам, имеет большое значение. С тех пор как корональные петли были впервые четко идентифицированы в 1960-х годах, ученые-солнечники используют их для понимания свойств Солнца, включая его магнитное поле, а также плотность и температуру солнечной атмосферы.

"Я всю свою карьеру занималась изучением корональных петель", - говорит астрофизик Анна Маланушенко из Национального центра атмосферных исследований.

"Я никогда не ожидала такого. Когда я увидела результаты, мой разум взорвался".

Корональные петли - это увлекательно и красиво: длинные замкнутые дуги светящейся плазмы, иногда связанные с солнечными пятнами. Но, хотя ученые уже несколько десятилетий анализируют их, чтобы лучше понять Солнце, некоторые их свойства не соответствуют нашим ожиданиям.

Во-первых, корональные петли, связанные с солнечными пятнами, как правило, гораздо выше, чем, согласно расчетам, они должны быть.

Во-вторых, петли не становятся менее яркими с высотой. Представьте себе железные опилки, рассыпанные возле магнита, которые самоорганизуются в петли. Большие петли, которые тянутся дальше от магнита, более тонкие и непрочные.

Корональные петли выглядят как эти железные петли, но если бы корональные петли были связаны с магнитными полями, они должны демонстрировать аналогичное визуальное расширение - более высокие петли такие же яркие, как и более низкие.

Маланушенко и ее команда провели моделирование солнечной короны с помощью программы MURaM, которая создает реалистичные магнитогидродинамические модели Солнца. Недавно эта программа была обновлена и теперь включает в себя солнечную корону, что сделало ее отличным инструментом для лучшего понимания корональных петель.

Однако, когда команда провела моделирование, они обнаружили, что петли вовсе не всегда были дискретными структурами, а складками в оптически тонких листах плазмы. Поскольку эти складки толще и плотнее, мы можем видеть их четко.

Однако моделирование также показало, что корональные петли могут существовать и сами по себе. Это говорит о том, что солнечная корона представляет собой гораздо более сложную среду, чем мы предполагали.

"Это исследование напоминает нам как ученым, что мы всегда должны подвергать сомнению наши предположения и что иногда наша интуиция может работать против нас", - говорит Маланушенко.

В дополнение к корональным вуалям, симуляции команды также отражают весь жизненный цикл солнечной вспышки и создают трехмерные наборы данных солнечной атмосферы, которые могут быть использованы для синтетических наблюдений плазмы и магнитного поля. Это может быть использовано для более детального изучения петель и вуали.

Это связано с тем, что понимание этих структур на основе реальных наблюдений Солнца может быть сложным. Когда вы смотрите на петлю сбоку, ее форма не видна; но, если смотреть спереди, вы не можете увидеть, насколько широка петля, похожа ли она на нить или ленту плазмы.

В то время как вуали разрешают свойства корональных петель, которые не совсем подходили, есть некоторые вопросы, которые остаются без ответа. Например, как и почему образуются эти структуры, и что заставляет их морщиться. Также неясно, сколько из них могут быть настоящими корональными петлями. Синтетические наблюдения могут дать некоторые ответы.

Это потребует разработки новых методов наблюдения и аналитических методик, но уже полученные результаты могут иметь последствия для других областей физики плазмы, особенно если в жидкости есть структуры, которые трудно или даже невозможно увидеть.

"Это исследование демонстрирует, что то, как мы в настоящее время интерпретируем наблюдения за Солнцем, может оказаться недостаточным для того, чтобы по-настоящему понять физику нашей звезды", - говорит Маланушенко.

"Это совершенно новая парадигма понимания атмосферы Солнца".

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.