Если вам посчастливилось наслаждаться солнечным днем, поблагодарите яркую поверхность Солнца, именуемую фотосферой. При температуре около 5800 Кельвинов фотосфера обеспечивает почти весь солнечный свет, который получает Земля. Но, несмотря на свое великолепное сияние, фотосфера — не самая горячая часть Солнца. Пальма первенства с большим отрывом достается рассеянной внешней атмосфере, известной как корона, температура которой превышает миллион Кельвинов. Температура некоторых участков короны может достигать 20 миллионов градусов по Кельвину, что выше температуры ядра Солнца. Конечно, главная загадка заключается в том, почему корона такая горячая.
На большей части звезды температура падает по мере удаления от центра. Это логично, поскольку именно термоядерный синтез в недрах нагревает Солнце. Можно было бы ожидать, что корона будет холоднее поверхности, но это не так. Она перегревается каким-то механизмом, который ученые не понимали до сих пор.
Одна из причин, по которой корона такая горячая, заключается в том, что она разреженная. Плотность вещества в короне настолько низка, что здесь, на Земле, мы бы сочли ее вакуумом. Именно поэтому ее гораздо легче нагреть, чем плотные слои фотосферы. Существует также механизм нагрева, известный как магнитная рекомбинация. Экваториальная область Солнца вращается немного быстрее, чем полярные области, поэтому магнитные поля со временем искривляются.
В конце концов натянутые силовые линии не выдерживают напряжения и резко выравниваются, что и называется рекомбинацией. Это похоже на щелчок резиновой ленты, при котором высвобождается много энергии. Но когда ученые суммировали всю энергию рекомбинации, получилось все равно недостаточно, чтобы объяснить нагрев короны до миллионов Кельвинов. Должен быть еще один механизм.
Самым вероятным претендентом на роль нагревателя короны является эффект, известный как волны Альвена. Это низкочастотные волны, генерируемые ионами плазмы в магнитном поле. Поскольку ионы являются заряженными частицами, их колебания также создают магнитные колебания в качестве обратной связи. Вы можете представить это как своего рода фоновый гул, похожий на гул стереодинамиков. Волны Альвена передают значительную часть энергии короне. Расчеты показали, что это может быть причиной недостающего компонента, но ключевое слово здесь — «может».
Новое исследование, опубликованное в издании The Astrophysical Journal, использует данные, собранные криогенным спектрополяриметром ближнего инфракрасного диапазона (Cryo-NIRSP), который является инструментом солнечного телескопа Inouye (Инуйе). Устройство использует поляризацию для получения изображений магнитных полей в короне, и на основе этих данных команда обсерватории получила изображения альвеновских волн.
Изображения подтверждают наличие низкочастотных волн, о которых не было доподлинно известно, но также показывают высокочастотные волны, о которых ученые также не имели понятия. Эти высокочастотные волны передают в корону не так много энергии, как низкочастотные, но тот факт, что они присутствуют, означает, что магнитные поля Солнца эффективно транслирует энергию в корону.
У ученых почти не осталось сомнений, что волна Альвена существует и разогревает проксимальный слой гелиосферы до совершенно безумных температур. Зачем природе такой расход энергии, пока не ясно. У звезд своя логика, отличная от логики простых смертных. Потребуется больше наблюдений, чтобы подтвердить и детально описать природу явления, но тот факт, что астрофизики теперь могут визуализировать корональные волны Альвена, означает, что они могут лучше понять, как ведет себя наше светило.
Похоже, в поисках причин запредельной температуры короны ученые из области «тепло» переместились в область «горячо».
Недавно космический телескоп «Джеймс Уэбб» снял захватывающий сериал о гибели планетарной туманности.
