Астрономы выяснили, что делают плазменные "сосиски" на Солнце

Необычные волны на поверхности Солнца, похожие по форме на сосиски, оказались связаны с рождением нестабильностей в плазме светила и резким разгоном и торможением электронов во время мощных вспышек. Они часто превращают Солнце в "радиомаяк", пишут ученые в журнале Nature Communications.

"Объединив данные с радиотелескопов и фотографии с зонда SDO, мы смогли показать, что плазма на Солнце может вырабатывать радиовспышки, похожие по структуре на сигналы маяка. Мы давно знали об их существовании, но только сейчас мы смогли детально рассмотреть их и понять, как плазма в атмосфере Солнца становится нестабильной", — рассказывает Йон Карли (Eoin Carley) из Тринити-колледжа в Дублине (Ирландия).

Вспышки на Солнце возникают в тех случаях, когда линии магнитного поля, проходящие через пятна на поверхности Солнца, внезапно разрываются и начиняют пересоединяться. В результате этого энергия магнитного поля, заключенная в короне, верхнем слое атмосферы светила, начинает перетекать в его недра.

Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии, что разогревает плазму звезды на десятки миллионов градусов, а также заставляет ее расширяться и двигаться в стороны и вглубь недр, где она сталкивается с более холодными скоплениями материи Солнца.

Ученые впервые проследили за процессом в недрах Солнца, который отвечает за разгон электронов и других частиц до околосветовых скоростей при формировании вспышек на поверхности нашего светила.

Столкновение этих горячих и холодных потоков плазмы, как считали теоретики, должно порождать ударные волны, разгоняющие электроны и другие частицы, присутствующие в атмосфере Солнца, до околосветовых скоростей. Как именно это происходит, ученые пока не знают и поэтому они не могут объяснить многие необычные черты вспышек.

К примеру, еще в 1971 году радиоастрономы заметили, что во время почти всех всплесков активности Солнце вырабатывает пучки радиоволн , похожие по своей структуре на сигналы маяка или прочие рукотворные сообщения.

В начале текущего тысячелетия физики начали подозревать, что эти вспышки были связаны с процессами в короне светила, однако они не могли понять, как именно они превращали светило в "радиомаяк".

Часть из них считала, что эти периодические колебания имели фактически случайную природу, связанную с тем, с какой скоростью, где и как часто магнитная энергия короны перетекала в недра светила. Схожим образом, к примеру, формируются и падают капли с мокрого потолка пещеры. Другие астрономы предполагали, что они возникали под действием особых волн, распространявшихся по плазме Солнца и взаимодействовавших с ее электронами.

Карли и его коллеги проверили эти теории, наблюдая за Солнцем при помощи ультрафиолетовых камер на борту зонда SDO и французского наземного радиотелескопа NDA во время мощной вспышки, возникшей на поверхности светила в конце апреля 2014 года.

Сравнивая эти снимки и данные, астрономы пытались определить, были ли вспышки радиоволн и связанные с ними колебания электронов связаны со случайными процессами или различными волнами, распространявшимися по плазме Солнца в окрестностях той точки, где родилась эта вспышка.

Как оказалось, эти колебания частиц и "разрывы" в магнитных полях были связаны с движением так называемых "сосисочных" магнитогидродинамических волн. Они представляют собой особый вид колебаний, заставляющих плазму расширяться и сжиматься при их прохождении через ее толщу.

В пользу этого говорило сразу несколько вещей – солнечный "радиомаяк" мигал с такой же скоростью, с которой должны были двигаться плазменные "сосиски", а его вспышки рождались в тех точках внутри пятен, где подобные колебания могут существовать длительное время.

Эти волны, как отмечают ученые, делали плазму нестабильной и приводили к тому, что линии магнитного поля начинали периодически соединяться и разрываться. В результате этого электроны периодически тормозились и ускорялись, что и было причиной появления мощных, но коротких импульсов радиоволн.

Нечто подобное может происходить и в термоядерных реакторах, где подобные процессы будут мешать поддержанию реакции. Их изучение на ближайшей природной установке такого рода, как надеются Карли и его коллеги, поможет ученым решить все эти проблемы и "зажечь" миниатюрную копию Солнца на Земле.