Что если корональные петли Солнца - это всего лишь иллюзия?
Многие корональные петли (нити вращающейся плазмы, которые, как предполагается, развиваются в атмосфере Солнца) на самом деле могут быть оптическими иллюзиями, согласно новому исследованию. Эта работа бросает вызов преобладающим предположениям о том, что мы знаем и чего не знаем о нашей звезде.
Некоторые могут вспомнить свои уроки физики. Известный эксперимент включает в себя помещение магнита в центр порошкообразных железных опилок. Затем частицы железа ориентируются таким образом, чтобы выявить линии магнитного поля магнита. Эти кривые линии расходятся, становясь слабее и менее плотными по мере удаления от магнита.
Видимые корональные петли выглядят поразительно похожими. Эти структуры обычно встречаются вокруг солнечных пятен и в активных областях нашей звезды. Вы увидите их только на снимках Солнца в крайнем ультрафиолете. Наше Солнце генерирует сильное магнитное поле, поэтому существование линий магнитного поля, способных удерживать нити плазмы между собой, создавая петли, на первый взгляд кажется очевидным. Но так ли это на самом деле?
Несколько исследователей уже задавались этим вопросом. Корональные петли, наблюдаемые на Солнце, никогда не вели себя именно так, как они должны вести себя. Например, исследователи ожидают, что линии магнитного поля будут раздвигаться, как и в эксперименте с железными опилками, по мере продвижения вверх по короне. Плазма, попавшая в ловушку между линиями поля, затем также распространилась бы между границами, создавая более толстые, менее светящиеся петли. Однако это явление невидимо на изображениях Солнца. Вместо этого более отдаленные петли всегда кажутся тонкими и яркими.
Новое, комплексное моделирование
В своем ученые из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) использовали очень подробное моделирование солнечной короны, созданное MURaM. Это магнитогидродинамическая модель, которая была расширена для моделирования того, что происходит в нескольких солнечных регионах одновременно.
Это важная особенность. Находитесь ли вы на глубине 10 000 километров под поверхностью или на высоте почти 40 000 километров над ней, в солнечной короне, физические условия не одинаковы. Здесь моделирование впервые смогло охватить весь жизненный цикл солнечной вспышки, принимая во внимание все эти параметры. Модель также создавала трехмерные наборы данных, содержащие магнитное поле и структуру плазмы.
Поскольку солнечная корона относительно прозрачна, на снимках Солнца корональные структуры выглядят перекрывающимися. Это затрудняет определение того, находится ли "петля", перекрывающая другие петли, впереди или позади. Также трудно определить форму этих петель. В данном случае полученные данные позволили изучить эти перекрывающиеся структуры по отдельности, что было невозможно ранее.
Оптические иллюзии
Анализ этих результатов оказался весьма неожиданным. Хотя исследователи смогли идентифицировать некоторые корональные петли, они также обнаружили, что во многих случаях эти структуры на самом деле были просто рябью яркой плазмы в солнечной атмосфере. Когда листы яркой плазмы складываются обратно на себя, складки выглядят как тонкие блестящие линии, имитируя вид отдельных, самостоятельных плазменных нитей.
"Я всю свою карьеру посвятила изучению корональных петель", — говорит Анна Маланушенко, ведущий автор исследования. "Я была в восторге от того, что эта симуляция дала мне возможность изучить их более подробно. И я не ожидала этого. Когда я увидела результаты, мой разум взорвался. Это совершенно новая парадигма для понимания атмосферы Солнца".
Хотя это одна из самых реалистичных симуляций короны Солнца из когда-либо созданных, это все же только модель. Поэтому для полного понимания этих явлений потребуются дополнительные методы наблюдения. Эти результаты будут иметь важные последствия. Действительно, эти предполагаемые корональные петли до сих пор использовались для вывода информации о плотности, температуре и других физических факторах, характерных для солнечной атмосферы. Если это в основном иллюзии, то нам придется все переосмыслить.