Над спокійними ділянками Сонця магнітне поле виявилося набагато заплутанішим, ніж очікували астрономи. Там, де його уявляли рівномірним, знайшлося безліч тонких ниток. Розгледіти їх вдалося за допомогою телескопа, який підняли на аеростаті в стратосферу. Ця знахідка може допомогти зрозуміти, як енергія з поверхні нашої зорі нагріває її атмосферу.
Неоднорідне магнітне поле
Найсильніші скупчення магнітного поля на спокійних ділянках Сонця лежать на межах величезних комірок, що їх утворюють потоки плазми під поверхнею. Вище, у хромосфері, тобто шарі атмосфери над видимим диском, силові лінії розходяться і перекривають тихі ділянки згори. Астрономи називають таку структуру магнітним навісом і досі уявляли її як однорідне покриття, що плавно розширюється з висотою.
Нові спостереження показали іншу картину. Навіс пронизують численні тонкі нитки, здебільшого вужчі за одну кутову секунду. Цією одиницею астрономи вимірюють видимі розміри на небі, один градус ділиться на 3600 секунд. На відстані до нашої зорі одна кутова секунда відповідає приблизно 725 кілометрам.
Поле в нитках трохи слабше, ніж навколо, а в найчіткіших випадках спрямоване в протилежний бік. Нижче під багатьма з них не видно магнітних утворень, з яких вони могли б брати початок.
Чому знадобилася стратосфера
Спокійні ділянки займають більшу частину сонячного диска. Магнітне поле там набагато слабше, ніж у районах плям, тому знизу його важко виміряти. Атмосфера нашої планети розмиває зображення, тож дрібні деталі губляться.
Щоб обійти цю перешкоду, міжнародна команда підняла сонячну обсерваторію Sunrise-III на аеростаті на 35 кілометрів угору. Пасажирські лайнери зазвичай літають на відстані 10–11 кілометрів від землі, тобто аеростат підняли утричі вище. Над апаратурою лишається лише тонкий шар повітря. Спостереження в стратосфері тривали майже тиждень у липні 2024 року.
На гондолі розмістили три інструменти, створені в різних країнах. Один із них, японський, розробили під керівництвом Національної астрономічної обсерваторії Японії. Він вимірює магнітне поле за інфрачервоним світлом одразу в кількох шарах, від поверхні до хромосфери.
Скручені силові лінії
Отриману картину зіставили з комп’ютерною моделлю атмосфери Сонця. Вона відтворила схожі тонкі структури і показала, що вони пов’язані з силовими лініями, закрученими рухами плазми біля поверхні. Результати вийшли в трьох статтях у рецензованому журналі The Astrophysical Journal Letters. Дані зі стратосфери проаналізувала група на чолі з Масахіто Кубо з Національної астрономічної обсерваторії Японії, а розрахунки подали в окремій статті Патрік Ондрачек і його колеги.
Біля краю навісу сильніші й слабші нитки чергуються між собою. Схожий смугастий візерунок давно відомий у сонячних плямах, у світлішій зоні навколо їхнього темного центру. Проте там він лежить на рівні видимої поверхні, а тут виник вище, у хромосфері.
Спікули і нагрів корони
Окремо в польоті вивчили спокійну ділянку біля краю Сонця. Там вдалося скласти магнітну карту спікул, вузьких струменів плазми над поверхнею, і простежити, як розподіл поля змінюється з висотою.
Питання нагріву корони давно не дає спокою астрономам. Цей зовнішній шар атмосфери розжарюється до мільйонів градусів, тоді як температура видимого диска становить лише близько шести тисяч. Масахіто Кубо і його співавтори припускають, що по боках ниток зустрічаються протилежно спрямовані силові лінії. Там вони можуть з’єднуватися по-новому і вивільняти енергію у вигляді тепла.
Побачити, як розвиваються такі процеси, на наявних даних не вийде, бо одне сканування тривало майже дві години і було надто повільним для швидких змін. Відповідь мають дати наступні спостереження з частішою зйомкою, які покажуть, чи пов’язані нитки зі спікулами та іншими викидами на периферії навісу.
