Науковці продовжують вивчати корональні викиди маси. Вперше вони використали дані спостережень 17 космічних апаратів і завдяки цьому виявили деталь, яку раніше не брали до уваги. Виявилося, що чимало викидів мають не одну «пелюстку», що поширюється у космосі, а дві. Це суттєво впливає на оцінку їхньої потенційної небезпеки для Землі.
Особливий корональний викид маси
Вимірювання одного й того ж коронального викиду маси (КВМ) з різних точок у Сонячній системі показало справжні масштаби сонячного викиду. Непередбачуваний корональний викид маси, який викинув приховану хмару заряджених частинок у бік Землі, був відстежений рекордними 17 космічними апаратами, розкиданими по всій Сонячній системі, що показало, що КВМ виявилася дивовижно однобокою. Про це повідомляє сайт www.space.com.
КВМ — це своєрідні «відрижки» Сонця: величезні хмари магнітної плазми, які викидаються з його гарячої зовнішньої атмосфери — корони — під час сонячних спалахів. Потім магнітна хмара КВМ розширюється в Сонячній системі, а заряджені частинки в ній становлять значну радіаційну загрозу для астронавтів і космічних апаратів, а під час польотів на великій висоті — навіть для пасажирів літаків. Водночас КВМ мають і красивий бік: коли вони досягають Землі, то можуть спричиняти яскраві полярні сяйва.
КВМ трапляються регулярно, але один, що вивергнувся із Сонця о 00:48 за всесвітнім часом (19:48 за східним часом) 15 грудня 2024 року, виявився досить особливим.
«Ми використовували спостереження з 17 космічних апаратів, щоб відстежити та охарактеризувати цей корональний масовий викид, — розповіла Адрієн Луспай-Куті з Дослідницької лабораторії прикладної фізики Університету Джонса Гопкінса, яка очолювала дослідження, що об’єднало всі спостереження. — Це рекордна кількість апаратів для відстеження та характеристики одного КВМ, і вона дала нам надзвичайно детальний погляд на те, як цей викид розвивався».
Попередній рекорд становив 10 космічних апаратів, але вони здебільшого були розташовані приблизно вздовж лінії від Сонця до Землі й далі, що робило їхні вимірювання дещо одномірними. Цього разу, для КВМ грудня 2024 року, космічні апарати були розкидані широко, не лише на різній відстані від Сонця, а й суттєво вбік від лінії Земля — Сонце.
Дві «пелюстки» викиду
Вони виявили, що КВМ мав два асиметричні хвости, один рухався швидше за інший. Один із цих хвостів, який прямував до Землі та Марса, залишався б непоміченим, прихований більшим, але повільнішим хвостом, що залишив Сонце по дотичній, якби не широкий розкид космічних апаратів.
«Наші спостереження показали, що швидкий хвіст рухався через сектор Земля — Марс, а набагато повільніший хвіст розташувався далі на захід, у напрямку до STEREO-A», — сказала Луспай-Куті. STEREO-A — це один із двох космічних апаратів NASA для спостереження за космічною погодою, відомих як Обсерваторія сонячно-земних взаємодій.
Початок коронарного викиду маси був зафіксований спільним космічним апаратом NASA–ESA Solar and Heliospheric Observer (SOHO), який постійно спостерігає за Сонцем понад 30 років. Проте він помітив лише повільніше ліве крило КВМ, що вибухнуло під кутом до Землі; швидше крило, спрямоване до нашої планети, залишилось непоміченим і було приховане повільнішим, більшим крилом.
КВМ виявили наступного разу на відстані від Сонця 0,35 астрономічних одиниць (а. о.) 16 грудня, коли він рухався через космос поблизу Меркурія та місії Європейської космічної агенції BepiColombo (яка нарешті досягне орбіти навколо внутрішньої планети в листопаді 2026 року).
Асиметричне сонячне виверження
Наступне виявлення, 17 грудня, стосувалося «прихованої» компоненти, яка досягла Землі, де її зафіксувала низка космічних апаратів. КВМ була недостатньо потужною, щоб спричинити значні полярні сяйва. Цікаво, що європейська місія Solar Orbiter, яка перебуває на видовженій орбіті навколо Сонця, на той час знаходилася на відстані 0,94 а. о. від нього й лише за 10 градусів від лінії Земля — Сонце, але не виявила КВМ. Саме це невиявлення виявилося важливим, оскільки допомогло уточнити форму КВМ.
Тоді, 18 грудня, повільніше крило досягло космічного апарата NASA STEREO-A, який обертається навколо Сонця на тій же відстані, що й Земля — 1 астрономічна одиниця, — але суттєво попереду Землі на її орбіті. Крило, яке перетнуло Землю, мало середню швидкість 522 милі (840 км/с), а інше крило тягнулося, рухаючись зі середньою швидкістю 332 милі (534 км/с) від Сонця та повз BepiColombo і STEREO-A. Насправді, коли він досяг STEREO-A, він уповільнився приблизно до 248,5 миль (400 км/с). Обидва крила сповільнювалися через тертя з регулярним сонячним вітром, який КВМ наздоганяв, а діапазон швидкостей, виміряних у КВМ, повідомив дослідникам, що сонячне виверження не рухалося як єдиний, цілісний фронт.
Значний крок у розумінні КВМ
Поза Землею місія NASA Europa Clipper, де Луспай-Куті є головною дослідницею експерименту з плазмового інструменту для магнітного зондування (PIMS) на борту космічного апарата, виявила швидшу частину КВМ на відстані 1,19 а. о. Це сталося, коли апарат пролітав поблизу Марса, використовуючи його гравітацію для прискорення та коригування траєкторії на шляху до Юпітера. На Червоній планеті КВМ також зафіксував космічний апарат MAVEN, який спостерігав її з 19 до 20 грудня.
Мати не лише так багато космічних апаратів, які відстежують поширення КВМ, а й достатньо апаратів поза лінією Земля — Сонце, щоб вимірювати їхню форму щонайменше у двох вимірах, — це значний крок уперед у розумінні та прогнозуванні поширення цих явищ.
«Це важливо для майбутніх досліджень людини, бо пропущена КВМ може означати втрату цінного часу для попередження, — сказала Луспай-Куті. — Швидкі КВМ можуть створювати ударні хвилі, які прискорюють високоенергетичні частинки, що може бути небезпечно для космонавтів поза захисним магнітним полем Землі. Саме тому спостереження з різних точок огляду, включно з космічними апаратами, що перебувають поза віссю Сонце — Земля, та планетарними місіями під час їхнього польоту, стають все більш важливими для прогнозування космічної погоди, коли людина досліджує простір все далі від Землі».
Асиметрична дволопаткова структура цього конкретного КВМ, безумовно, була сюрпризом. Причина асиметрії наразі залишається незрозумілою, хоча Луспай-Куті сказала, що дослідники цим займаються. Основне питання: чи справді дуже асиметричні КВМ досить поширені, але ми їх не розпізнаємо через нестачу спостережень, або вони насправді рідкісні?
Рекордна кількість апаратів для фіксації викиду в різних вимірах
17 космічних апаратів, які виявили або сфотографували КВМ на різних етапах її розвитку — ударний фронт і турбулентну оболонку перед магнітною хмарою, сам КВМ та турбулентний слід, що залишився у сонячному вітрі після його проходження — були такими: SOHO (перші зображення), BepiColombo, Solar Dynamics Observatory від NASA, STEREO-A, чотири космічні апарати місії Magnetospheric Multiscale (MMS), два космічні апарати місії ARTEMIS, Wind від NASA, ACE (Advanced Composition Explorer), GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) та місії DSCOVR (Deep Space Climate Observatory), Europa Clipper, MAVEN і Solar Orbiter, який проводив вимірювання, але не виявив КВМ.
У майбутньому до цих місій приєднається Vigil Європейської космічної агенції, яка спостерігатиме за космічною погодою після запуску у 2031 році до точки Лагранжа L5 між Сонцем та Землею, що на 60 градусів позаду Землі на її орбіті, й таким чином забезпечить додатковий позаосьовий моніторинг.
