Тайна дождя на Солнце наконец-то может быть объяснена

Фото из открытых источников

На Солнце, гигантском термоядерном шаре, пылающем многомиллионноградусными «пожарами» термоядерного синтеза, идет дождь. Этот дождь состоит из перегретой плазмы, и исследователи, возможно, раскрыли его секрет: быстро смещающиеся потоки таких элементов, как железо, кремний и магний. Новое исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

В поэтичном и научном ключе эти новые результаты были получены исследователями из Института астрономии (IfA) при Гавайском университете, с цепи солнечных островов вулканического происхождения, которые имеют свой собственный, четко определенный режим выпадения осадков.

Но действительно ли на Солнце идёт дождь? И да, и нет. Есть некоторое сходство с земным дождём: корональный дождь состоит из прохладных, плотных капель, падающих из короны Солнца, внешнего слоя его атмосферы, на его поверхность.

Однако солнечный дождь состоит из плазмы — электрически заряженного газа с температурой в миллионы градусов. Когда этот корональный дождь выпадает, он обнажает другую, обычно невидимую, особенность Солнца: магнетизм. Поскольку плазма имеет электрический заряд, она следует за магнитными полями Солнца и образует петли, образуя при падении гигантские струящиеся дуги.

Такие дуги могут достигать высоты пяти Земель, поставленных друг на друга. NASA не сообщает, сколько это будет черепах.

Мы не знаем точно, как образуется этот солнечный дождь. Он часто наблюдается после мощных солнечных вспышек, и его выпадение связывают с импульсным выбросом тепла, приводящим к образованию корональных петель. Несмотря на интенсивные исследования, корональный дождь остаётся загадкой и его трудно моделировать или предсказывать.

Теперь исследователи обнаружили, что это может зависеть от потоков вещества, обусловленных неравномерным распределением элементов в короне Солнца. Это открытие опровергает предположения, заложенные в предыдущих моделях солнечной атмосферы, о том, что эти содержания элементов относительно постоянны.

«В настоящее время модели предполагают, что распределение различных элементов в короне постоянно в пространстве и времени, что явно не так», — говорит соавтор исследования Люк Бенавиц.

В своих моделях, которые допускали изменения в распределении элементов в короне Солнца, Бенавиц и его коллеги обнаружили, что корональные дожди начинали конденсироваться уже через 35 минут, тогда как более ранним моделям для объяснения корональных дождей требовались часы или дни нагрева.

«Удивительно видеть, что, когда мы позволяем таким элементам, как железо, изменяться со временем, модели наконец соответствуют тому, что мы фактически наблюдаем на Солнце. Это оживает и кажется реалистичным, как в реальности», — говорит Бенавиц.

Вероятно, задействованы и другие механизмы, но исследователи полагают, что эти изменения в содержании элементов влияют на потерю лучистой энергии, когда всплески излучения приводят к резкому падению температуры в пике корональных петель по сравнению с другими участками солнечной ауры. Это приводит к засасыванию большего количества материала через петлю и запускает эффект неуправляемого охлаждения, приводящий к корональным дождям.

«Изменение содержания элементов имеет решающее значение для понимания охлаждения плазмы в атмосфере Солнца и, как мы показали, может напрямую вызывать корональный дождь», — заключает группа в своей статье.

«Это открытие важно, поскольку оно помогает нам понять, как на самом деле работает Солнце», — добавляет соавтор исследования Джеффри Рип.

Это исследование не только раскрывает тонкости солнечного дождя — часто наблюдаемого, но загадочного явления, — но и предполагает, что, в более широком смысле, нагрев короны может быть более значимым, чем мы предполагали.

«Возможно, нам придется вернуться к чертежной доске в вопросе коронального нагрева, так что предстоит еще много новой и захватывающей работы», — говорит Рип.