Обнаружена странная связь между пятнами на Солнце и составом его короны

Уровень магнитной активности и частота появления пятен на поверхности Солнца оказались связаны с тем, как много железа и некоторых других тяжелых элементов содержится в короне, верхнем слое атмосферы светила.

"Раньше ученые считали, что химический состав атмосферы звезд зависел от тех их физических свойств, которые фактически никогда не меняются, таких как скорость вращения или сила притяжения на поверхности. Мы обнаружили, что состав короны на самом деле постоянно меняется, и при этом он сильно зависит от уровня магнитной активности и того, как происходит нагрев короны", — рассказывает Дэвид Брукс (David Brooks) из университета Джорджа Мейсона (США).

Солнце представляет собой шар из раскаленной плазмы, верхние слои которого постоянно "перемешиваются", что в сочетании с высокой электропроводностью плазмы создает сильное магнитное поле. Линии магнитного поля часто выходят за пределы более плотных слоев Солнца, что приводит к появлению пятен и мощных корональных выбросов, потенциально способных уничтожить цивилизацию и всю жизнь на Земле.

Высокая температура короны — самого верхнего слоя солнечной атмосферы — до сих пор остается загадкой для астрофизиков. Нижележащие слои Солнца — хромосфера и фотосфера — разогреты до температуры в примерно шесть тысяч градусов Кельвина. В пограничном слое между короной и фотосферой толщиной в несколько километров эта температура резко увеличивается в сотни раз, что сегодня связывается с пока не до конца ясными процессами внутри солнечных пятен и магнитных "трубок" на поверхности светила.

Брукс и его коллеги раскрыли необычную связь между появлением этих пятен и поведением короны Солнца, пытаясь понять то, почему химический состав атмосферы светила резко отличается от того, как устроен верхний слой его недр.

Анализируя данные, которые зонд SDO собирал на протяжении первых четырех лет с момента его вывода на орбиту, ученые заметили нечто необычное – доли ионов железа, магния и кремния странным образом колебались с течением времени. Это открытие стало неожиданностью для Брукса и его коллег, так как они не ожидали того, что они увидят даже небольшие сдвиги в их концентрациях.

Сопоставив эти флуктуации с другими циклами солнечной активности, астрономы с удивлением обнаружили, что повышения и понижения в числе ионов астрономических "металлов" были связаны с тем, как часто появлялись пятна на Солнце и как часто возникали вспышки на его поверхности. Иными словами, чем выше была магнитная активность в недрах Солнца, тем больше железа, магния и прочих металлов содержалось в короне.

Почему так происходит, ученые пока не знают, однако существование подобной связи говорит о том, что процессы в глубинных слоях Солнца могут играть очень важную роль в разогреве короны и о том, что их можно изучать, наблюдая за изменениями в концентрации "металлов" на поверхности светила.

Более интересным это открытие выглядит с той точки зрения, что оно позволяет изучать циклы активности, присущие для далеких звезд, за которыми мы можем наблюдать при помощи "Хаббла" и других телескопов. Руководствуясь этой идеей, Брукс и его коллеги проанализировали спектр нескольких звезд, за которыми астрономы следили несколько лет, но их ожидала неудача – подобных взаимосвязей им не удалось найти.

Как считают сами исследователи, они получили подобные результаты из-за того, что такие наблюдения велись недостаточно долго, и что эта зависимость скорее существует, чем отсутствует в поведении далеких от нас звезд. В будущем, как они надеются, будут проводиться более длительные циклы наблюдений, которые помогут нам понять, меняется ли активность других звезд циклическим образом или это присуще только Солнцу.