Миссии НАСА, ЕКА помогают ученым раскрыть, как солнечный ветер получает энергию

С 1960-х годов астрономы задавались вопросом, каким образом сверхзвуковой “солнечный ветер” Солнца, поток энергичных частиц, изливающийся в солнечную систему, продолжает получать энергию после того, как покидает Солнце. Теперь, благодаря удачному сочетанию космических аппаратов НАСА и ЕКА (Европейское космическое агентство) / NASA, которые в настоящее время изучают Солнце, они, возможно, нашли ответ - знание, которое является важной частью головоломки, помогающей ученым лучше прогнозировать солнечную активность между Солнцем и Землей.

“Наше исследование затрагивает огромный открытый вопрос о том, как солнечный ветер получает энергию, и помогает нам понять, как Солнце влияет на окружающую среду и, в конечном счете, на Землю”, - сказал Йими Ривера, соруководитель исследования и научный сотрудник Смитсоновской астрофизической обсерватории, входящей в состав Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института. “Если этот процесс происходит у нашей местной звезды, весьма вероятно, что он питает ветры от других звезд по всей галактике Млечный Путь и за ее пределами и может иметь последствия для обитаемости экзопланет”.

Ранее солнечный зонд Parker НАСА обнаружил, что эти обратные связи были обычным явлением для солнечного ветра. Parker, который стал первым аппаратом, вошедшим в магнитную атмосферу Солнца в 2021 году, позволил ученым определить, что вблизи Солнца обратные реакции становятся более отчетливыми и мощными. Однако до настоящего времени ученым не хватало экспериментальных доказательств того, что это интересное явление действительно выделяет достаточно энергии, чтобы быть важным в солнечном ветре.

“Около трех лет назад я выступал с докладом о том, насколько увлекательны эти волны”, - сказал соавтор Майк Стивенс, астрофизик из Центра астрофизики. “В конце профессор астрономии встал и сказал: ‘Это здорово, но действительно ли это имеет значение?”

Чтобы ответить на этот вопрос, команде ученых пришлось использовать два разных космических аппарата. Parker создан для полетов через атмосферу Солнца, или “корону”. Миссия ЕКА и Solar Orbiter также находится на орбите, которая проходит относительно близко к Солнцу, и она измеряет солнечный ветер на больших расстояниях.

Открытие стало возможным благодаря случайному совпадению в феврале 2022 года, которое позволило Parker Solar Probe и Solar Orbiter измерить один и тот же поток солнечного ветра с интервалом в два дня друг от друга. Solar Orbiter находился почти на полпути к Солнцу, когда Parker огибал границу магнитной атмосферы Солнца.

“Изначально мы не понимали, что Parker и Solar Orbiter измеряют одно и то же. Parker увидел эту более медленную плазму вблизи Солнца, которая была полна обратных волн, а затем Solar Orbiter зафиксировал быстрый поток, получивший тепло и с очень небольшой волновой активностью ”, - сказал Сэмюэл Бэдман, астрофизик из Центра астрофизики и другой соруководитель исследования. “Когда мы соединили их, это был настоящий момент эврики”.

Ученым давно известно, что энергия перемещается по солнечной короне и солнечному ветру, по крайней мере частично, посредством так называемых "волн Альфвена”. Эти волны переносят энергию через плазму, перегретое состояние вещества, из которого состоит солнечный ветер.

Однако, насколько сильно альфвеновские волны развиваются и взаимодействуют с солнечным ветром между Солнцем и Землей, измерить было невозможно — до тех пор, пока эти две миссии не были отправлены к Солнцу ближе, чем когда-либо прежде, в одно и то же время. Теперь ученые могут напрямую определить, сколько энергии запасено в магнитных колебаниях и скорости этих волн вблизи короны и насколько меньше энергии переносится волнами дальше от Солнца.

Новое исследование показывает, что волны Альфвена в форме обратных переключений обеспечивают достаточно энергии, чтобы объяснить нагрев и ускорение, зафиксированные в более быстром потоке солнечного ветра, когда он уходит от Солнца.

“Потребовалось более полувека, чтобы подтвердить, что ускорение и нагрев альфвеновых волн являются важными процессами, и они происходят примерно так, как мы думаем”, - сказал Джон Белчер, почетный профессор Массачусетского технологического института, который был одним из авторов открытия альфвеновских волн в солнечном ветре, но не участвовал в этом исследовании.

Помимо того, что такая информация помогает ученым лучше прогнозировать солнечную активность и космическую погоду, она помогает нам понять тайны Вселенной в других местах и то, как повсюду действуют солнцеподобные звезды и звездные ветры.

“Это открытие является одним из ключевых элементов головоломки для ответа на 50-летний вопрос о том, как солнечный ветер ускоряется и нагревается в самых внутренних частях гелиосферы, что приближает нас к решению одной из основных научных задач миссии Parker Solar Probe”, - сказал Адам Сабо, научный руководитель миссии Parker Solar Probe в НАСА.

Источник: НАСА

Источник: www.astrophoto.by