Магнитные лавины на Солнце раскрывают скрытый двигатель, питающий солнечные вспышки

Когда вы совершаете покупку по ссылкам в наших статьях, компания Future и ее партнеры по синдикации могут получать комиссию.

Гигантская солнечная вспышка на нашем Солнце была вызвана лавиной меньших магнитных возмущений, что позволило получить самое четкое представление о том, как энергия нашей звезды высвобождается в виде потока высокоэнергетического ультрафиолетового света и рентгеновских лучей. Открытие было сделано Европейским космическим агентством (ЕКА). Солнечный орбитальный корабль миссия, которая представляет солнце ближе, чем любой космический корабль до него.

Некоторые солнечные вспышки могут привести к корональные выбросы массы (CME) – огромные шлейфы плазмы, выброшенные солнечной короной в глубокий космос. Если их траектория вдали от Солнца пересекается с ЗемляВ своем местоположении они могут вызывать геомагнитные бури, которые могут повредить спутники и электросети, нарушая связь, и ослепить нас красочными авроральные огни.

Чем больше мы узнаем о том, как возникают солнечные вспышки, тем лучше мы сможем предсказать, когда произойдет опасная вспышка и КВМ. Новые наблюдения Solar Orbiter являются важным шагом на пути к этому.

«На данный момент это один из самых впечатляющих результатов, полученных с помощью Solar Orbiter», — заявил Михо Жанвье, научный сотрудник ЕКА по совместному проекту Solar Orbiter. заявление. «Наблюдения Solar Orbiter раскрывают центральный двигатель вспышки и подчеркивают решающую роль лавинообразного механизма высвобождения магнитной энергии в работе».

Докопаемся до сути солнечных вспышек

30 сентября 2024 года Solar Orbiter подошел к Солнцу на расстояние 27 миллионов миль (43,3 миллиона километров), когда стал свидетелем извержения звезды среднего класса. солнечная вспышка. Благодаря четырем инструментам Solar Orbiter, работающим в унисон для наблюдения за вспышкой, ученые впервые увидели, как меньшие магнитные нестабильности могут перерасти в большую вспышку, подобную лавине на заснеженном склоне горы, возникающей в результате относительно небольшого возмущения.

«Нам действительно очень повезло стать свидетелями событий-предвестников этой большой вспышки в таких прекрасных деталях», — сказал ведущий автор исследования Прадип Читта из Института Макса Планка по исследованию Солнечной системы, Германия. «Мы действительно оказались в нужном месте и в нужное время, чтобы уловить мелкие детали этой вспышки».

Солнечные вспышки являются продуктом магнитного пересоединения. Это когда линии магнитного поля на Солнце, пропитанные высокоэнергетической плазмой, становятся натянутыми и ломаются, высвобождая огромное количество энергии, прежде чем силовые линии снова соединятся. Однако точные причины солнечных вспышек держатся в секрете. Являются ли они одним мощным извержением или скоплением более мелких событий воссоединения? По крайней мере, для вспышки 30 сентября Solar Orbiter нашел ответ.

Начиная с устройства формирования изображения в экстремальном ультрафиолетовом излучении (EUI), Solar Orbiter наблюдал генерацию вспышки в течение 40 минут. EUI обнаружил изменения в магнитной среде солнечной короны вблизи точки извержения вспышки, фиксируя детали размером в несколько сотен километров за время менее двух секунд, то есть время, охватываемое каждым кадром изображения.

Космический корабль увидел изогнутую нить, состоящую из переплетенных магнитных полей, несущих плазму и соединенную с крестообразной областью магнитной активности, пронизанной большим количеством силовых линий магнитного поля. Он наблюдал, как регион становился все более нестабильным, линии поля щелкали и вновь соединялись, высвобождая всплески энергии, которые выглядели как яркие точки света.

Эти всплески стали началом лавины. Они вызвали цепную реакцию все более мощных событий воссоединения. В какой-то момент изгибающаяся нить оторвалась от одной из своих опорных точек на Солнце и улетела в космос, унесенная свирепым ветром. солнечный ветер. Каскад более мелких событий воссоединения быстро набрал обороты и достиг кульминации в виде вспышки среднего класса.

«Эти минуты перед вспышкой чрезвычайно важны, и Solar Orbiter дал нам окно прямо к подножию вспышки, где начался этот лавинный процесс», — сказал Читта. «Мы были удивлены тем, как большая вспышка вызвана серией более мелких событий пересоединения, которые быстро распространяются в пространстве и времени».

Три других инструмента на борту Солнечного орбитального аппарата — SPICE (спектральная визуализация корональной среды), STIX (рентгеновский спектрометр/телескоп) и PHI (поляриметрический и гелиосейсмический формирователь изображений) — также наблюдали вспышку, измеряя события на разных глубинах атмосфера Солнцаот внешней атмосферы, короны, вплоть до видимой поверхности Солнца, называемой фотосферой. Они зафиксировали волны гигантских сгустков плазмы, которые получили энергию от магнитных полей, льющихся из короны на фотосферу.

«Мы видели лентообразные объекты, очень быстро движущиеся вниз по солнечной атмосфере, еще до основного эпизода вспышки», — сказал Читта. «Эти потоки дождевых капель плазмы являются признаками выделения энергии, которая становится все сильнее и сильнее по мере развития вспышки. Даже после того, как вспышка утихнет, дождь продолжается еще некоторое время».

После того, как вспышка достигла пиковой энергии, во время которой уровни рентгеновского излучения резко возросли, а заряженные частицы были ускорены до 40–50 процентов от скорость светакрестообразная магнитная область начала релаксировать. Плазма остыла, а выброс частиц снизился до нормального уровня. Читта описал, насколько совершенно неожиданным было то, что лавинный процесс мог привести в движение частицы такой высокой энергии.

Лавинная модель более слабых возмущений, переходящих во что-то более серьезное, ранее предлагалась для объяснения коллективного поведения сотен тысяч вспышек по всему Солнцу, но до сих пор не рассматривалось, что ее можно применить к одиночной вспышке.

Из этого следует два важных вопроса. Во-первых, все ли вспышки на Солнце возникают лавинообразно? «То, что мы наблюдали, бросает вызов существующим теориям выброса энергии при вспышках», — сказал Дэвид Понтин из Университета Ньюкасла, Австралия, который был частью команды, анализировавшей данные Solar Orbiter.

Чтобы пролить свет на этот вопрос, потребуются дальнейшие наблюдения солнечных вспышек.

Во-вторых, наше Солнце — не единственная звезда, имеющая вспышки. Они извергаются из всех звезд и некоторых звездных тел, например красные карликиимеют гораздо более мощные и более частые вспышки, чем Солнце.

«Интересная перспектива заключается в том, происходит ли этот механизм во всех вспышках и на других вспыхивающих звездах», — сказал Жанвье.

Результаты наблюдений вспышки 30 сентября 2024 года с помощью Solar Orbiter были опубликованы 21 января в журнале Астрономия и астрофизика.