Космический корабль Solar Orbiter обнаружил небольшие самолеты, которые могут питать солнечный ветер

Европейское космическое агентство/НАСА Космический корабль Solar Orbiter обнаружил большое количество небольших струй материала, вырывающихся из внешней атмосферы Солнца. Каждая струя длится от 20 до 100 секунд и гаснет. плазма примерно на скорости 100 км/с (60 миль в час) или 360 000 км/ч (220 000 миль в час). Эти струи могут стать долгожданным источником солнечного ветра.

Понимание солнечного ветра

Солнечный ветер состоит из заряженных частиц, известных как плазма, которые постоянно покидают Солнце. Он распространяется через межпланетное пространство, врезаясь во все на своем пути. Когда солнечный ветер сталкивается с магнитным полем Земли, возникает северное сияние.

Хотя солнечный ветер является фундаментальной особенностью Солнца, понимание того, как и где он генерируется вблизи Солнца, оказалось неуловимым и было основным направлением исследований на протяжении десятилетий. Теперь, благодаря своему превосходному оборудованию, Solar Orbiter сделал нам важный шаг вперед.

Эта мозаика изображений показывает множество крошечных струй материала, вырывающихся из внешней атмосферы Солнца. Снимки получены с космического корабля ЕКА/НАСА Solar Orbiter. На этой мозаике они выглядят как темные полосы на поверхности Солнца. Изображения являются «негативными», что означает, что, хотя струи показаны темными, они представляют собой яркие вспышки на поверхности Солнца. Изображение предоставлено: ESA/NASA/Solar Orbiter/EUI Team; Благодарность: Лакшми Прадип Чита, Институт Макса Планка по исследованию Солнечной системы, CC BY-SA 3.0 IGO

Снимки поверхности Солнца в высоком разрешении

Данные получены с помощью прибора формирования изображения экстремального ультрафиолета (EUI) Solar Orbiter. На изображениях южного полюса Солнца, сделанных EUI 30 марта 2022 года, виден ряд слабых, недолговечных особенностей, связанных с небольшими струями плазмы, выбрасываемыми из атмосферы Солнца.

«Мы смогли обнаружить эти крошечные джеты только благодаря беспрецедентным высокочастотным изображениям высокого разрешения, полученным с помощью EUI», — говорит Лакшми Прадип Читта из Института Макса Планка по исследованию Солнечной системы, Германия, и ведущий автор статьи, описывающей это. работа. . В частности, изображения были сделаны в крайнем ультрафиолетовом канале формирователя изображений высокого разрешения EUI, который наблюдает солнечную плазму миллионной звездной величины на длине волны 17,4 нанометра.

Особый интерес представляет тот факт, что анализ показывает, что эти особенности вызваны выбросом плазмы из солнечной атмосферы.

Этот фильм был создан на основе наблюдений, сделанных космическим кораблем ЕКА/НАСА Solar Orbiter 30 марта 2022 года с 04:30 до 04:55. универсальное глобальное времяРанее он был выпущен в прошлом году. Показана корональная дыра возле южного полюса Солнца. Последующий анализ показал, что во время наблюдения было запущено множество небольших самолетов. Они выглядят как маленькие вспышки света, сияющие на изображении. Каждый из них выбрасывает в космос заряженные частицы, известные как плазма. Круг указывает размер Земли относительно масштаба. Изображение предоставлено: ESA/NASA/Solar Orbiter/EUI Team; Благодарность: Лакшми Прадип Гепард, Институт Макса Планка по исследованию Солнечной системы.

Магнитные структуры и солнечный ветер

На протяжении десятилетий исследователям было известно, что большая часть солнечного ветра связана с магнитными структурами, называемыми корональными дырами, областями, где магнитное поле Солнца не возвращается к Солнцу. Вместо этого магнитное поле распространяется глубоко в Солнечную систему.

Плазма может течь по «открытым» силовым линиям магнитного поля, направляясь в Солнечную систему, создавая солнечный ветер. Но вопрос был в том, как была выпущена плазма?

Традиционное предположение заключалось в том, что, поскольку корона горячая, она естественным образом расширится, и часть ее уйдет вдоль силовых линий. Но эти новые открытия касаются корональной дыры, расположенной на южном полюсе Солнца, а обнаруженные отдельные струи бросают вызов предположению о том, что солнечный ветер возникает только в виде непрерывного, устойчивого потока.

«Один из выводов заключается в том, что этот поток не очень однороден, а повсеместное распространение струй позволяет предположить, что солнечный ветер из корональных дыр может возникать как очень спорадический поток», — говорит Андре Жуков из Королевской обсерватории Бельгии. , соавтор работы, который руководил кампанией по мониторингу Solar Orbiter.

Миссия Solar Orbiter Европейского космического агентства встретит Солнце на орбите Меркурия в его ближайшей точке. Источник: медиалаборатория ЕКА/ATG.

Энергетический анализ самолета

Энергия, связанная с каждой отдельной плоскостью, мала. На верхнем конце корональных явлений находятся солнечные вспышки класса X, а на нижнем конце — так называемые нановспышки. В Х-вспышке энергии в миллиард раз больше, чем в нановспышке. Крошечные струи, обнаруженные Solar Orbiter, менее энергичны, чем эта, они излучают примерно в тысячу раз меньше энергии, чем нановспышка, и направляют большую часть этой энергии на выброс плазмы.

Их повсеместное распространение, на которое указывают новые наблюдения, указывает на то, что они выбрасывают большую часть вещества, которое мы видим в солнечном ветре. Вполне возможно, что будут более мелкие и более частые мероприятия, которые приведут к большему результату.

«Я думаю, что это важный шаг к обнаружению на диске чего-то, что определенно способствует солнечному ветру», — говорит Дэвид Бергманс, Королевская обсерватория Бельгии и главный исследователь EUI.

Будущие наблюдения и более широкие последствия

В настоящее время Solar Orbiter все еще вращается вокруг Солнца вблизи экватора. Итак, в этих наблюдениях EUI смотрит на Южный полюс под углом скольжения.

«Трудно измерить некоторые свойства этих маленьких джетов, если смотреть с края, но через несколько лет мы увидим их с другой точки зрения, чем любые другие телескопы или обсерватории, так что это должно очень помочь нам обоим». » он говорит. Дэниел Мюллер, научный сотрудник ЕКА по проекту Solar Orbiter.

Это потому, что по мере продолжения миссии будет и космический корабль. Его орбита постепенно наклоняется. в сторону полярных регионов. Тем временем активность на Солнце будет прогрессировать в течение солнечного цикла, и корональные дыры начнут появляться на разных широтах, открывая уникальную новую перспективу.

Все участники будут рады увидеть, какие новые идеи они смогут получить, поскольку эта работа выходит далеко за пределы нашей солнечной системы.

Солнце — единственная звезда, атмосферу которой мы можем наблюдать так подробно, но вполне вероятно, что тот же процесс происходит и с другими звездами. Это превращает эти наблюдения в открытие фундаментального астрофизического процесса.

Ссылка: «Пиковспышечные струи, питающие солнечный ветер, выходящий из корональной дыры на Солнце», авторы: Л.П. Читта, А.Н. Жуков, Д. Бергманс, Х. Петер, С. Паренти, С. Мандал, Р. Азнар Куадрадо, У. Шюле, Л. Триака, Ф. Ошер, К. Баржинский, Э.; Бухлин, Л. Харра, Э. Краайкамп, Д. М. Лонг, Л. Родригес, К. Шваниц, П. Дж. Смит, К. Вербек и Д. Б. Ситон, 24 августа 2023 г., доступно здесь. Науки.
doi: 10.1126/science.ade5801

Solar Orbiter — это космическая миссия международного сотрудничества между Европейским космическим агентством и НАСА, управляемая Европейским космическим агентством.