Астрономы впервые смогли
оценить изменение магнитного поля в короне Солнца по мере развития вспышки на
звезде. Оказалось, что суммарной энергии, высвободившейся в результате
уменьшения поля, хватает для объяснения взрывного процесса, пишут авторы в
журнале Science.
Солнечные вспышки — это взрывообразный
процесс выделения энергии в верхних слоях Солнца. Вспышкам нередко сопутствуют
корональные выбросы массы, то есть испускание потоков плазмы, но эти явления
связаны далеко не всегда. Во время вспышки светимость Солнца в коротковолновой
части спектра, например в рентгене, может значительно вырасти относительно
значений в спокойном состоянии. Вместе с тем энерговыделение даже самых мощных
вспышек существенно ниже, чем суммарная светимость звезды во всех диапазонах.
Считается, что источником
энергии для вспышек является пересоединение магнитных линий в короне Солнца —
резкое изменение конфигурации магнитного поля, при котором его энергия
переходит в другие виды. Это подтверждается обычной близостью вспышек к
солнечным пятнам, где величина магнитного поля намного больше, чем в других
областях, а геометрия его силовых линий может быть запутанной.
Однако в большинстве случаев
корональное магнитное поле достаточно трудно оценить из наблюдений, из-за чего имеющихся
на данный момент косвенных оценок его величины недостаточно для утверждения однозначной
связи между ним и солнечными вспышками. Существуют способы определения
магнитного поля в фотосфере (вблизи видимой поверхности Солнца),
но методы экстраполяции его значений в корону обладают недостатками, такими как
ограниченное временное разрешение.
Американские астрономы
под руководством Грегори Флейшмана (Gregory Fleishman) из Технологического
университет Нью-Джерси впервые смогли определить не только величину коронального
магнитного поля, но и его изменение во времени в течение крупной вспышки в
сентябре 2017 года. Оказалось, что оно ослабевало с темпом в пять гаусс в
секунду на протяжении примерно двух минут, а высвободившейся при этом энергии
хватает для объяснения всей вспышки.
Авторы использовали микроволновый
интерферометр EOVSA, который позволяет с большим угловым разрешением и сразу на многих
частотах наблюдать за возникающими электромагнитными волнами. Подробные
спектральные данные о небольших областях Солнца позволяют измерить параметры
среды, в которой происходит генерация излучения заряженными частицами. В
частности, ученым удалось определить и магнитное поле, которое оказалось
уменьшающимся от 600–900 гаусс до примерно 200 на масштабе пары минут.
Проведенный астрономами анализ
показал, что изменение во времени запасенной магнитным полем энергии скоррелировано
с энергиями нетепловых электронов: как только первая начинает падать, вторая
начинает расти. Сравнение полученных результатов с данными измерений в других
диапазонах показало, что потерянной магнитным полем энергии достаточно для
объяснения всех наблюдаемых форм выделения энергии во время вспышки, что свидетельствует
о прямой связи между процессами.
Ранее на Солнце впервые увидели вынужденное пересоединение магнитных линий, которое вызвано внешним воздействием. О необычных взаимосвязях активности Солнца и условий на Земле читайте в блоге астронома Сергея Богачева «Солнце — угроза или защита?».
