С новыми изображениями, полученными из обсерватории Big Bear Solar Observatory (BBSO) при NJIT, исследователи с помощью новаторских, гранулированных деталей выявили вероятный механизм – струи намагниченной плазмы, известные как спикулы, которые, подобно гейзерам, выбрасываются из верхних слоев атмосферы Солнца в корону.
В статье, опубликованной в журнале Science, команда описывает ключевые особенности струйных спикул, которые с точки зрения Солнца представляют собой мелкомасштабные плазменные структуры, шириной от 200 до 500 километров, которые непрерывно извергаются через пространство Солнца.
Исследователи также впервые показывают, где и как генерируются струи, а также пути, по которым они движутся, в некоторых случаях со скоростью около 100 километров в секунду, в корону.
«Беспрецедентные наблюдения с высоким разрешением, полученные с помощью солнечного телескопа Goode компании BBSO, ясно показывают, что когда магнитные поля с противоположной полярностью воссоединяются в нижних слоях атмосферы Солнца, эти плазменные струи сильно выбрасываются», – сказал солнечный физик Венда Цао, директор BBSO и автор статьи.
Он добавил: «Мы впервые видим прямые доказательства того, как образуются спикулы. Мы проследили эти динамические особенности в спектральной линии H-альфа вплоть до их точек основания, измерили магнитные поля в точке их основания, зафиксировали миграцию возникающих магнитных элементов и проверили их взаимодействие с существующими магнитными полями противоположной полярности."
Изображения, полученные в крайнем ультрафиолетовом (EUV) спектре космическим аппаратом NASA Solar Dynamics Observatory, использовались для отслеживания переноса энергии в короне. Эти наблюдения показали, что спикулы также часто нагреваются до типичных корональных температур.
Невидимая для человеческого глаза, за исключением случаев, когда она ненадолго появляется в виде огненного ореола плазмы во время солнечного затмения, корона остается загадкой даже для ученых, которые внимательно ее изучают. Начиная с 1300 миль от поверхности звезды и простираясь на миллионы во всех направлениях, она более чем в сто раз горячее, чем нижние слои, расположенные гораздо ближе к термоядерному реактору в ядре Солнца.
Решение того, что астрофизики называют одной из величайших задач для моделирования Солнца – определение физических механизмов, разогревающих верхние слои атмосферы, – требует изображений с высоким разрешением, которые не были доступны до публикации BBSO1.6-метровый телескоп, самый большой действующий солнечный телескоп в мире, начал делать снимки десять лет назад.
Ученые из Big Bear также сделали первые изображения с высоким разрешением, например, магнитных полей и потоков плазмы, возникающих глубоко под поверхностью Солнца, отслеживая эволюцию солнечных пятен и жгутов магнитного потока через хромосферу до их драматического появления в короне в виде расширяющиеся петли.
Цао говорит, что для того, чтобы глубоко погрузиться в фундаментальную физику Солнца, потребовалась международная команда с разнообразным опытом и оборудованием, расположенным на Земле и в космосе. Цао разработал научные инструменты на телескопе Big Bear и контролировал их работу, в то время как Василий Юрчишин из NJIT производил наблюдения, обрабатывал данные и давал рекомендации по их использованию, а Квансу Ан из NJIT обрабатывал данные векторных магнитных полей для научного использования.
Танмой Саманта и Хуэй Тянь из Пекинского университета в Китае определили новые открытия и написали рукопись; они его первые авторы.