В раскаленной атмосфере Солнца найдена удивительная материя

Небольшой космический телескоп НАСА обнаружил во внешней атмосфере Солнца удивительные магнитные сплетения сверхраскаленного вещества, и эта находка, по мнению ученых, может послужить объяснением того, почему у нашей звезды такая загадочно горячая корона.

Ученые считают, что данное открытие, сделанное при помощи устройства формирования изображений с высоким разрешением High-Resolution Coronal Imager (Hi-C), которое принадлежит НАСА, позволит точнее предсказывать погоду в космосе.

«В периоды высокой солнечной активности экономические потери могут ежегодно составлять десятки и даже сотни миллиардов долларов, и поэтому точные прогнозы погодных условий в околоземном космическом пространстве способны дать миллиарды долларов экономии для силовых установок, коммерческих самолетов и ряда других отраслей экономики», - говорит автор исследования Джонатан Сертан (Jonathan Cirtain), возглавляющий работы по изучению солнечной короны на телескопе Hi-C.

Сертан астрофизик, изучающий Солнце в Центре космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама. Его команда в июле прошлого года запустила 24-сантиметровый телескоп в 10-минутный полет за пределы земной атмосферы, чтобы исследовать корону, как называют внешнюю атмосферу Солнца, где температура достигает миллионов градусов. Телескоп сделал 165 удивительно подробных снимков, после чего спустился на парашюте на Землю.

Поверхность Солнца раскалена, что неудивительно, и температура там достигает 6125 градусов Цельсия. Странно, однако, то, что внешняя атмосфера нашей звезды, находящаяся высоко над солнечной поверхностью, горячее Солнца в тысячу раз даже в отсутствие солнечных вспышек.

Ученые недавно обнаружили, что мощные магнитные волны, исходящие из-под поверхности Солнца, могут раскалять корону на 1,5 миллиона градусов Цельсия. Однако только этим невозможно объяснить сверхвысокие температуры короны.

Сейчас полученные снимки солнечной короны подтверждают предположение о том, что магнитные сплетения, или «косы» вырабатывают колоссальное количество тепловой энергии, и именно этим можно объяснить разогрев короны до 6 миллионов градусов Цельсия.

Чтобы наглядно вообразить эти магнитные структуры на Солнце, «представьте себе французскую косичку у кого-нибудь в волосах», предложил Сертан SPACE.com. «Отдельные пряди волос переплетаются с другими прядями, и все вместе создает единый ансамбль из косичек».

«То, что мы наблюдали, представляет собой пряди магнитных полей, переплетенные с другими прядями, в результате чего формируется единый магнитный ансамбль. Магнитные поля в этом ансамбле имеют разную длину, а кривизна отдельных линий этих полей тоже может быть разной. Поэтому некоторые  из них изогнуты сильно, а другие меньше».

Эти магнитные поля физически проявляют себя внутри чрезвычайно раскаленной плазмы, которая составляет тело Солнца. Так, очень сильно изогнутые магнитные поля могут принимать форму петель на короне, которые кажутся поднимающимися с Солнца гигантскими арками.

«Когда магнитное поле сильно искривляется, оно со временем становится нестабильным», - говорит Сертан. Постепенно эти магнитные косы становятся слишком нестабильными, и отдельные силовые линии магнитных полей уже не могут в них взаимодействовать. Это явление, известное как пересоединение, уменьшает кривизну магнитного поля, высвобождая огромное количество  энергии, которая может нагревать плазму или ускорять солнечные протуберанцы и прочие мощные выбросы.

Астрономы видели магнитные сплетения на поверхности Солнца, но до настоящего времени у них не было возможности узнать, насколько распространены эти косы в короне. Чтобы взглянуть на них, команда НАСА запустила в июле телескоп Hi-C на борту ракеты. Он сделал снимки короны с четкостью изображения в пять раз выше, чем прежде.

Эта недорогая миссия была полна неожиданностей и неопределенностей. Например, используемое в телескопе зеркало настолько гладкое, что по всей своей 24-сантиметровой ширине оно отклоняется от идеальной гладкости на размер всего нескольких атомов. Были все шансы на то, что механические нагрузки, температурные изменения и прочие факторы, возникшие до и во время полета, могут искривить его поверхность, снизив качество изображений.

«Мы могли узнать, работает он или нет, только если бы полетели туда сами и сами сфотографировали Солнце, - говори Сертан. – Такое отсутствие возможности контролировать ситуацию лишало меня сна в течение многих ночей».

Телескоп позволил получить видеоданные, общая продолжительность которых занимает всего пять минут. Но этого было достаточно, чтобы обнаружить магнитные косы в короне, и отмеченная там активность говорит о том, что внешняя атмосфера способна высвобождать огромное количество энергии.

Ученые, изложившие подробную информацию о своем открытии в номере журнала Nature от 24 января, говорят, что увиденные ими косы могли быть не сгустками магнитных полей, а наложением друг на друга или совмещением многочисленных магнитных линий в виде петель. Если это так, то объем сохраняемой ими энергии меньше предполагаемого. Но даже в этом случае в короне содержится в 100 раз больше энергии, чем необходимо для ее перегрева.

«Моя жизнь большую часть этого десятилетия была посвящена данному прибору, и увидеть, что он работает, было огромным счастьем не только для меня, но и для моей семьи, и для моих близких коллег», - говорит Сертан.

Ученые надеются запустить свой телескоп на борту орбитального спутника, чтобы дольше наблюдать за солнечной короной.