Новая модель солнечных вспышек заменит «модель из учебников»

Астрофизики из Лёвенского католического университета, Бельгия, создали первую самосогласованную модель физических процессов, протекающих во время солнечной вспышки. Исследователи использовали суперкомпьютеры центра Flemish Supercomputer Centre и новую комбинацию физических моделей.

Солнечные вспышки представляют собой взрывы на поверхности Солнца, в ходе которых выделяется гигантское количество энергии, эквивалентное одновременному взрыву триллиона атомных бомб «Малыш». В экстремальных случаях солнечные вспышки могут привести к серьезным радиопомехам на Земле, однако они также лежат в основе весьма живописных погодных явлений. Северное сияние, например, связано с солнечными вспышками, которые возмущают магнитное поле Солнца до такой степени, что сгусток плазмы вырывается из атмосферы нашего светила.

Благодаря спутникам и солнечным телескопам, мы уже знаем довольно много о физических процессах, протекающих во время солнечных вспышек. Например, мы знаем, что солнечные вспышки очень эффективно конвертируют энергию магнитных полей в тепло, свет и энергию потоков движущихся частиц.

В учебниках эти процессы обычно визуализируются в виде стандартной двумерной модели. При глубоком рассмотрении такой модели, однако, некоторые детали до сих пор остаются неподтвержденными. Это связано с тем, что создание полностью согласованной модели представляет собой сложную задачу, поскольку в расчет должны быть приняты как макроскопические эффекты (речь идет о расстояниях в десятки тысяч километров, то есть превышающих размер Земли), так и физика микроскопических частиц.

Теперь исследователи из Лёвенского католического университета смогли создать такую модель. Венжи Жуань (Wenzhi Ruan) работал над этой моделью вместе со своими коллегами в составе команды профессора Рони Кеппенса (Rony Keppens) на кафедре астрофизики плазмы Лёвенского католического университета. Исследователи использовали вычислительные мощности суперкомпьютеров центра Flemish, а также новую комбинацию физических моделей, в которых микроскопические эффекты ускоренных заряженных частиц принимаются в расчет при построении макроскопической модели.

«Наша работа также позволяет рассчитать эффективность конверсии энергии солнечной вспышки, - объясняет профессор Кеппенс. – Мы можем рассчитать эту эффективность, рассмотрев совместно мощность магнитного поля Солнца у основания вспышки и скорость, с которой движется в пространстве это основание вспышки».

«Мы трансформировали результаты численного моделирования в виртуальные наблюдения солнечной вспышки, что позволило нам смоделировать наблюдения, проводимые при помощи телескопов, на всех необходимых длинах волн. Это, в свою очередь, дало возможность усовершенствовать стандартную модель солнечной вспышки, приводимую в учебниках, превратив ее в полноценную, «рабочую» модель».

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.