Ракета НАСА обнаружила гелиевые структуры в атмосфере Солнца

Гелий - второй по распространенности элемент во Вселенной после водорода. Но ученые не уверены, сколько его содержится в атмосфере Солнца, и это трудно измерить.

Знание количества гелия в солнечной атмосфере важно для понимания происхождения и ускорения солнечного ветра - постоянного потока заряженных частиц от Солнца.

В 2009 году НАСА начало исследование с помощью ракеты HERSCHEL для измерения содержания гелия в протяженной солнечной атмосфере. И вот впервые была собрана полная глобальная карта. Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, помогают лучше понять нашу космическую среду.

Ранее при измерении отношения гелия к водороду в солнечном ветре, когда он достигает Земли, наблюдения обнаруживали гораздо более низкие отношения, чем ожидалось. Ученые подозревали, что недостающий гелий мог остаться в самом внешнем атмосферном слое Солнца - короне – или в более глубоком слое. Обнаружение того, как это происходит, является ключом к пониманию ускорения солнечного ветра.

Чтобы измерить количество атмосферного гелия и водорода, зондирующая ракета НАСА по резонансному рассеянию гелия в короне и гелиосфере, или HERSCHEL, сделала снимки солнечной короны. Наблюдения HERSCHEL показали, что гелий неравномерно распределен вокруг короны. В экваториальной области гелия почти не было, а в областях средних широт - больше всего. Сравнивая с изображениями из обсерватории SOHO ЕКА/НАСА, ученые смогли показать, что количество в средних широтах перекрывается с тем, где силовые линии магнитного поля Солнца выходят в Солнечную систему.

Это показывает, что отношение гелия к водороду сильно связано с магнитным полем и скоростью солнечного ветра в короне. Экваториальные области, в которых были измерены низкие содержания гелия, совпадали с измерениями солнечного ветра у Земли. Это указывает на то, что солнечная атмосфера более динамична, чем думали ученые.

Исследование ракеты-зонда HERSCHEL дополняет объем работ, направленных на выяснение происхождения медленной составляющей солнечного ветра. HERSCHEL дистанционно исследует элементный состав региона, в котором ускоряется солнечный ветер, который может быть проанализирован в тандеме с измерениями внутренней части Солнечной системы с помощью Parker Solar Probe. Хотя солнечного тепла достаточно, чтобы самый легкий элемент - ионизированные протоны водорода - покинул Солнце в виде сверхзвукового ветра, другая физика должна способствовать ускорению более тяжелых элементов, таких как гелий. Таким образом, понимание содержания элементов в атмосфере Солнца дает дополнительную информацию, поскольку ученые пытаются узнать полную историю ускорения солнечного ветра.

В будущем ученые планируют провести больше наблюдений, чтобы объяснить разницу в количестве. Два новых инструмента - Metis и EUI на борту орбитального аппарата Solar Orbiter - могут проводить аналогичные измерения глобального содержания и помочь предоставить новую информацию о соотношении гелия в короне.