Ученые рассказали о загадочных пальцеподобных элементах в солнечных вспышках

Астрономы представили новое объяснение загадочных движущихся вниз темных пустот, наблюдаемых в некоторых солнечных вспышках.

В январе 1999 года ученые наблюдали загадочные движения внутри солнечной вспышки. В отличие от обычных вспышек, когда яркая энергия вырывается наружу от Солнца, в этой солнечной вспышке наблюдался нисходящий поток движения, как будто материал падал обратно к Солнцу. Описанные как "движущиеся вниз темные пустоты", астрономы задались вопросом, что именно они видят.

Теперь, в исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature Astronomy, астрономы из Центра астрофизики | Гарвардского и Смитсоновского университетов (CfA) предлагают новое объяснение малопонятным нисходящим потокам, которые научное сообщество теперь называет наддуговыми нисходящими потоками (SADs).

"Мы хотели узнать, как возникают эти структуры", - говорит ведущий автор и астроном CfA Ченкай Шен, который описывает структуры как "темные пальцеобразные черты". "Что движет ими и действительно ли они связаны с магнитным пересоединением?".

Ученые предполагали, что SAD связаны с магнитным пересоединением с момента их открытия в 90-х годах. Этот процесс происходит, когда магнитные поля разрушаются, высвобождая быстро движущееся и чрезвычайно энергичное излучение, а затем восстанавливаются.

"На Солнце происходит так: есть множество магнитных полей, направленных в разные стороны. В конечном итоге магнитные поля сталкиваются друг с другом до такой степени, что изменяют свою конфигурацию и высвобождают большое количество энергии в виде солнечной вспышки", - говорит соавтор исследования и астроном CfA Кэти Ривз.

Ривз добавляет: "Это как растянуть резинку и перерезать ее посередине. Она напряжена и растянута, так что она защелкнется обратно".

Ученые предположили, что темные нисходящие потоки являются признаками того, что разорванные магнитные поля "защелкиваются" обратно на Солнце после вспышки на Солнце.

Но здесь была одна загвоздка.

Большинство наблюдаемых учеными нисходящих потоков "озадачивающе медленные", - говорит соавтор исследования Бин Чен, астроном из Технологического института Нью-Джерси.

Шен объясняет: "Это не предсказывается классическими моделями пересоединения, которые показывают, что нисходящие потоки должны быть намного быстрее. Это противоречие, которое требует какого-то другого объяснения".

Чтобы выяснить, что происходит, команда проанализировала изображения нисходящих потоков, полученные с помощью Atmospheric Imaging Assembly (AIA) на борту Обсерватории солнечной динамики НАСА. Разработанный и построенный частично в CfA под руководством Лаборатории солнечной астрофизики Lockheed Martin, AIA делает снимки Солнца каждые двенадцать секунд в семи различных длинах волн света, чтобы измерить изменения в атмосфере Солнца.

Затем они сделали 3D-симуляцию солнечных вспышек и сравнили их с результатами наблюдений.

Результаты показали, что большинство SAD все-таки не генерируются в результате магнитного пересоединения. Вместо этого они образуются сами по себе в турбулентной среде и являются результатом взаимодействия двух жидкостей с разной плотностью.

По словам Ривза, ученые наблюдают то же самое, что происходит при смешивании воды и масла: две различные плотности жидкости нестабильны и в конечном итоге разделяются.

"Эти темные, похожие на пальцы пустоты на самом деле являются отсутствием плазмы. Плотность там гораздо ниже, чем в окружающей плазме", - говорит Ривз.

Команда планирует продолжить изучение SADs и других солнечных явлений с помощью трехмерного моделирования, чтобы лучше понять магнитное пересоединение. Понимание процессов, которые приводят к солнечным вспышкам и извержениям на Солнце, в конечном итоге поможет разработать инструменты для прогнозирования космической погоды и смягчения ее последствий.

Соавторами статьи также являются Сяоянь Се из CfA, Сицзе Ю из Технологического института Нью-Джерси и Ванесса Полито из Института исследования окружающей среды района залива.