Стратосферная обсерватория SUNRISE III предоставила астрофизикам беспрецедентно детальные данные о магнитной архитектуре так называемого спокойного Солнца. Поднявшись на высоту около 35 километров на гелиевом аэростате, комплекс научных приборов заглянул сквозь турбулентные слои земной атмосферы и зафиксировал сложнейшие переплетения магнитных силовых линий в хромосфере нашей звезды. Полученные результаты, опубликованные в серии статей в Astrophysical Journal Letters, существенно меняют существующие представления о механизмах нагрева солнечной плазмы.
Стратосферный трамплин для солнечной спектроскопии
Наземным телескопам крайне сложно исследовать тонкие структуры хромосферы из-за тепловой турбулентности плотных слоев земного воздуха, которая размывает мельчайшие детали. Космические миссии лишены этого недостатка, однако их подготовка требует огромных бюджетов и жестко ограничивает габариты аппаратуры. Подъем обсерватории на высотном аэростате стал идеальным техническим компромиссом. На высоте 35 километров атмосфера Земли уже настолько разрежена, что метровый телескоп SUNRISE III получил оптическую четкость, практически сопоставимую с космическими аппаратами.
Ключевым инструментом миссии стал инфракрасный спектрополяриметр SCIP. Он измеряет параметры Стокса, что позволяет ученым с высокой точностью реконструировать трехмерное направление и напряженность магнитных линий в различных слоях солнечной атмосферы.
Скрытая динамика спокойного Солнца
Главное внимание исследователей привлекли не области солнечных пятен, где постоянно происходят мощные вспышки, а фоновые, спокойные зоны светила. Долгое время считалось, что магнитное поле спокойной хромосферы устроено относительно просто и представляет собой упорядоченный навес из вертикальных трубок магнитного потока. Данные прибора SCIP разрушили эту картину, обнаружив плотную сеть узких магнитных нитей диаметром порядка 725 километров.
Напряженность поля внутри этих нитей колеблется от 10 до 20 гаусс, напоминая структуры, характерные для полутени солнечных пятен. Более того, прибор зафиксировал регулярные вторжения противоположной полярности, где направление силовых линий резко меняется на обратное по сравнению с окружающим магнитным пологом.
Численное моделирование и жгуты плазмы
Чтобы понять природу этих аномалий, физики применили алгоритм трехмерного радиационного магнитогидродинамического моделирования MURaM-ChE. Расчеты с высокой точностью воспроизвели наблюдаемую картину, указав на источник инверсий. Ими оказались скрученные трубки магнитного потока длиной от 2000 до 7000 километров.
Подобные жгуты хорошо известны как ключевые драйверы солнечных вспышек и корональных выбросов массы. Теперь доказано, что они пронизывают даже внешне пассивные зоны светила. Разрывы и локальные пересоединения таких жгутов непрерывно высвобождают скрытую энергию, локально разогревая хромосферную плазму.
Загадка полярных спикул
Инструмент SCIP также провел прямые измерения магнитных полей в струях плазмы и спикулах, выбрасываемых у края солнечного диска. В нижних слоях хромосферы напряженность поля составила ожидаемые 10–20 гаусс, однако выше над солнечным лимбом она неожиданно подскочила до 40 гаусс.
Авторы связывают такой скачок с эффектом оптической толщины. Вблизи фотосферы спикулы образуют столь плотный лес, что телескоп видит лишь их внешние слои и недооценивает общую силу поля. На больших высотах этот частокол редеет, позволяя спектрополяриметру фиксировать истинные параметры глубинных структур.
Перспективы открытия
Наблюдения SUNRISE III наглядно доказали, что на Солнце не существует по-настоящему спокойных областей, а фундаментальная проблема нагрева короны до миллионов градусов неразрывно связана с мелкомасштабными хромосферными процессами. Успех стратосферного эксперимента подтвердил ценность субкосмических платформ для астрофизики высоких энергий и задал новые ориентиры для будущих орбитальных обсерваторий класса SOLAR-C. Понимание топологии этих скрытых магнитных жгутов приближает нас к разгадке глобального энергетического баланса звездного ветра, напрямую влияющего на магнитосферу Земли.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
