Найпотужніший у світі телескоп зробив знімки видимої поверхні Сонця з найвищою роздільною здатністю за всю історію спостережень. Ці унікальні кадри дозволили астрономам розкрити прихований процес, який є головним рушієм сонячної активності.
Використовуючи сонячний телескоп Inouye, розташований поблизу вершини гавайського вулкана Халеакала, науковці максимально наблизили зображення магнітно-активної зони навколо сонячної плями. Традиційно такі ділянки вважаються справжніми епіцентрами бурхливого життя нашої зорі. Знімки та відео з інтервальною зйомкою відкрили безпрецедентний вид на складну й динамічну фотосферу — видиму поверхню Сонця. Вона являє собою тонкий шар атмосфери, який формується під впливом магнітних полів та постійних потоків рідкої плазми.
Небачена деталізація та несподіване відкриття
Поєднання нових деталізованих зображень із комп’ютерним моделюванням допомогло вченим здійснити значний прорив у геліофізиці. Дослідники ідентифікували на сонячній поверхні крихітні вири, які здатні безпосередньо впливати на життя на Землі. Ці вихрові візерунки, відомі у фізиці як нестійкість Кельвіна-Гельмгольца (НКГ), можуть пояснити фундаментальні космічні загадки — наприклад, чому зовнішня атмосфера зорі (корона) є набагато гарячішою за саму поверхню.
Виявлені вири також здатні пояснити механізм накопичення магнітної енергії, яка запускає сонячні спалахи та корональні викиди маси. Коли ця енергія спрямовується у бік нашої планети, викинуті частинки можуть серйозно порушити роботу супутників, вивести з ладу електромережі та іншу життєво важливу комунікаційну інфраструктуру.
Результати дослідження, нещодавно опубліковані в авторитетному виданні Nature, допоможуть астрономам краще зрозуміти поведінку Сонця, яку досі було вкрай важко прогнозувати.
«Хоча теоретичні моделі припускали, що у фотосфері можуть існувати умови для нестійкості Кельвіна-Гельмгольца, побачити ці структури на поверхні було для нас величезним сюрпризом», — зазначає провідний автор дослідження, доктор Девід Курідзе з Національної сонячної обсерваторії. За його словами, формування таких вирів на Сонці завжди залишалося центральним питанням геліофізики. Тепер вчені вперше змогли ідентифікувати їхнє походження та механізм дії.
Що таке нестійкість Кельвіна-Гельмгольца?
Згідно з дослідженням, НКГ виникає, коли дві рідини або гази рухаються одна повз одну з різними швидкостями. Це створює крихітні збурення, які в результаті закручуються у спіральні вири. Раніше вчені часто спостерігали цей патерн в океанських хвилях, під час формування земних хмар або в атмосферах великих газових гігантів, таких як Юпітер та Сатурн.
«Прекрасний приклад можна побачити на межах хмарних смуг Юпітера, де утворюються вири вздовж країв, — розповідає докторка Марія Вебер, директорка планетарію в Державному університеті Дельта в Міссісіпі. — А найбільшим з усіх них є знаменита Велика червона пляма».
Знімки ж із телескопа Inouye стали першим випадком в історії науки, коли цей феномен було зафіксовано безпосередньо на Сонці.
Мікроскопічні двигуни з глобальним впливом
Довгий час науковці вважали, що Сонце накопичує енергію через «сплетення потоків», коли лінії магнітного поля перекручуються між собою. Згодом магнітна напруга стає настільки нестабільною, що поля розриваються, а потім знову з’єднуються, вивільняючи гігантський імпульс енергії. Але чому ці переплетення виникають взагалі, залишалося таємницею.
Нове відкриття дає відповідь: вири на краях магнітних областей працюють як механізми скручування. «НКГ — це дуже ефективний спосіб для Сонця розбити великі потоки плазми на значно дрібніші рухи, — підкреслює доктор Курідзе. — Енергія каскадом спускається до мікроскопічних масштабів, де легко вивільняється у вигляді тепла. Це додає нам украй важливий фрагмент пазла». Ці магнітні вири фактично діють як мікродвигуни, що генерують та переносять енергію.
Нове вікно в космічну погоду
Хоча Сонце здатне на масштабні вибухи, щосекунди на ньому відбуваються тисячі крихітних наноспалахів. За словами вчених, ці мікроподії значно більше впливають на теплову структуру Сонця, ніж рідкісні великі спалахи. Саме ці дрібні події зрештою формують глобальну космічну погоду.
Доктор Нур Равафі, науковий співробітник місії NASA Parker Solar Probe, назвав це відкриття справжнім проривом у розумінні динаміки нижньої сонячної атмосфери. «Масштабне поширення вирів та пов’язана з ними нестійкість мають цілковитий фізичний сенс — нам просто раніше бракувало можливостей побачити такі крихітні структури», — прокоментував він.
Усі ці спостереження стали можливими виключно завдяки технічним характеристикам телескопа Inouye. За словами доктора Фрідріха Вегера, дзеркало діаметром 4 метри та передова система адаптивної оптики, що нейтралізує розмиття земної атмосфери, роблять цю установку унікальною. І це лише початок — астрономи впевнені, що попереду на людство чекає ще безліч революційних відкриттів щодо природи нашої зорі.
Раніше ми повідомляли про те, як Solar Orbiter показав «пухнасту» поверхню Сонця у вишуканих деталях.
За матеріалами CNN
