Ученые выяснили, почему иногда Солнце пытается «взорваться» и терпит неудачу

Фото из открытых источников

Есть что-то почти драматичное в том, как звезда пытается выбросить в космос миллиард тонн намагниченной плазмы, но просто не может этого сделать. Она нарастает, напрягается, поднимается, а затем останавливается, как будто ничего и не произошло. 

Ученые называют эти события неудачными извержениями, и хотя они наблюдались и раньше, никто до конца не понимал, почему они происходят. Новое исследование Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского институтов дало наиболее подробный ответ на этот вопрос.

В марте 2024 года Солнце произвело мощную солнечную вспышку из обширной и магнитно сложной активной области. Протуберанс, огромное облако относительно холодного, плотного газа, начало подниматься над поверхностью Солнца, уносимое закручивающимися магнитными полями Солнца, и переросло в то, что должно было стать корональным выбросом массы (КВМ). Это самые мощные извержения в Солнечной системе, способные выбрасывать заряженные частицы со скоростью в миллионы километров в час к Земле, нарушая работу спутников, электросетей и систем связи. Это извержение должно было быть значительным, но вместо этого оно остановилось. Затем оно схлопнулось. Оно упало обратно к поверхности Солнца, как будто передумало.

«Эта мощная вспышка должна была вызвать крупное извержение, но вместо этого мы увидели, что извержение застопорилось и прекратилось вскоре после начала», — говорит ведущий автор исследования Тинъюй Гоу из Смитсоновской астрофизической обсерватории.

Чтобы выяснить причину, команда использовала несколько космических аппаратов, наблюдавших за одним и тем же событием одновременно с разных ракурсов и в широком диапазоне длин волн света. Обсерватория солнечной динамики НАСА и спутник Hinode наблюдали за явлением вблизи Земли, а орбитальный аппарат Европейского космического агентства наблюдал за тем же извержением сбоку. Наземные телескопы и миссия НАСА IRIS добавили данные в радио- и ультрафиолетовом диапазонах. Вместе они создали своего рода трехмерный портрет солнечного извержения в процессе его завершения.

Они обнаружили двойной процесс, одновременно препятствующий извержению. Под поднимающейся магнитной структурой происходило магнитное пересоединение — разрыв и повторное соединение силовых линий, которые толкали её вверх, как это обычно происходит во время солнечных вспышек. Но над ней второй процесс пересоединения делал противоположное, прорезая верхнюю часть поднимающейся структуры и ослабляя её сверху. В то же время сильное вышележащее магнитное поле действовало как крышка, удерживая материал и не позволяя ему вырваться на свободу.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Astronomy, помогают нам понять, почему некоторые вспышки не удаются, позволяют предсказать, какие из них будут успешными, а какие представляют реальную угрозу для Земли. 

Но есть и более глубокое последствие. Астрономов долгое время озадачивал очевидный разрыв между тем, что они наблюдают на нашем Солнце и на далеких звездах, подобных Солнцу. Обнаружено множество звездных вспышек, но гораздо меньше звездных корональных выбросов массы (КВМ), и, возможно, если сложные магнитные поля регулярно приводят к неудачам вспышек по всей Галактике, многие звездные КВМ могут просто умирать вблизи своих звезд-хозяев, оставаясь невидимыми для наших телескопов. К счастью, наша местная звезда, Солнце, возможно, только что дала нам ответ.