Открыты долгопериодические колебания Солнца

Проанализировав данные десятилетних наблюдений космической обсерватории Solar Dynamics Observatory, ученые впервые обнаружили у Солнца длинные колебания с периодом, равным 27 дням, которые проявляются на поверхности звезды. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

В 1960-х годах физики, изучающие Солнце, открыли миллионы мод акустических колебаний с короткими периодами, около пяти минут, которые возбуждаются конвективной турбулентностью вблизи поверхности звезды. Эти пятиминутные колебания непрерывно наблюдают наземные и космические телескопы, а гелиосейсмологи успешно используют их для изучения внутренней структуры и динамики нашей звезды — точно так же, как сейсмологи изучают внутреннее строение Земли.

При этом еще более 40 лет назад ученые предсказывали, что в дополнение к коротким колебаниям в звездах существуют гораздо более длительные, но обнаружить их до сих пор не удавалось.

Космическая обсерватория НАСА для изучения динамики Солнца Solar Dynamics Observatory (SDO) была запущена в 2010 году. За это время она передала на Землю более ста миллионов изображений. Проанализировав их, ученые впервые обнаружили у Солнца долгопериодические колебания, сравнимые с 27-дневным периодом вращения Солнца. Колебания проявляются на поверхности Солнца в виде завихрений, движущихся со скоростью около пяти километров в час.

"Долгопериодические колебания зависят от вращения Солнца, они не акустические по своей природе, — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Лорана Гизона (Laurent Gizon) из Института исследований солнечной системы Макса Планка и Геттингенского университета в Германии. — Для обнаружения долгопериодических колебаний Солнца необходимы измерения горизонтальных движений на поверхности Солнца в течение многих лет. Непрерывные гелиосейсмические и магнитные наблюдения на борту SDO идеально подходят для этой цели".

Исследователи зафиксировали десятки режимов колебаний — каждый со своим периодом и пространственной зависимостью. Одни имеют максимальную скорость на полюсах, другие — в средних широтах, а третьи — у экватора. Режимы с максимальной скоростью около экватора — это моды Россби, которые ученые уже идентифицировали в 2018 году.

Используя компьютерные модели, авторы показали, что обнаруженные колебания являются резонансными модами и обязаны своим происхождением дифференциальному вращению Солнца.

"Модели позволяют заглянуть внутрь Солнца и определить полную трехмерную структуру колебаний", — объясняет один из авторов статьи аспирант Юто Бекки (Yuto Bekki) из Института исследований солнечной системы Макса Планка.

Исследователи выяснили, что колебания чувствительны к внутренним процессам Солнца, в частности, к силе турбулентных движений и связанной с ними вязкости солнечной среды, а также к силе конвективных движений.

"Открытие нового типа солнечных колебаний захватывающе, потому что оно позволяет нам делать выводы о внутренних свойствах, таких как сила конвективного движения, которые в конечном итоге управляют солнечным динамо", — говорит Лоран Гизон.