Пыль на Солнце стала скрытым двигателем адского нагрева его короны

Астрофизики десятилетиями бьются над загадкой: почему внешний слой атмосферы Солнца — корона — раскалён до миллионов градусов, тогда как видимая поверхность звезды значительно холоднее? Это противоречит здравому смыслу: чем дальше от источника тепла, тем должно быть холоднее. Но с Солнцем всё иначе. И теперь исследователь из Университета Алабамы в Хантсвилле, Сайед Аяз, предложил новое звено в этой головоломке, проанализировав данные зонда NASA Parker Solar Probe.

Долгое время считалось, что вблизи Солнца твёрдые микрочастицы не выживают. Экстремальные температуры и мощное излучение должны были испарять их мгновенно. Поэтому все теории нагрева короны строились на модели плазмы — смеси электронов, ионов и магнитных полей. Но зонд Parker Solar Probe зафиксировал присутствие пыли даже на сверхблизких дистанциях. Более того, она активно взаимодействует с окружающей средой.

У зонда нет специального детектора для подсчёта пылинок. Их регистрируют косвенно. Микрозёрна, врезаясь в корпус аппарата на гиперзвуковых скоростях, испаряются и создают микроскопические плазменные облака. Эти события проявляются как характерные всплески напряжения на антеннах инструмента FIELDS, который обычно измеряет электрические и магнитные поля. Анализ таких сигналов позволил оценить плотность и свойства пылевого облака в короне.

В своей работе Аяз включил заряженные пылинки в модели распространения кинетических альфвеновских волн — основных переносчиков энергии в солнечной атмосфере. Как только частицы приобретают заряд (за счёт фотоэффекта или столкновений с плазмой), они начинают влиять на электродинамику системы. С одной стороны, их масса делает среду более инертной — волны замедляются и могут уносить энергию дальше. С другой стороны, заряд пыли усиливает локальное взаимодействие волн с полями и частицами, что способствует выделению тепла на месте.

Какой из этих механизмов окажется доминирующим, зависит от соотношения массового и зарядового эффектов пылевой компоненты. Если преобладает масса — энергия волн перемещается в более удалённые области короны и питает молодой солнечный ветер. Если побеждает заряд — та же энергия высвобождается в виде тепла непосредственно в зоне генерации волн, разогревая корону до миллионов градусов. Таким образом, учёт пыли меняет представление о том, где именно распределяется и рассеивается колоссальная электромагнитная энергия звезды. То, что считалось препятствием — пыль, которая не должна была выживать вблизи Солнца, — оказалось ключевым элементом в объяснении самого горячего и загадочного места в его атмосфере.