Пыль вокруг Солнца может объяснить его аномально горячую атмосферу

Аспирант Сайед Аяз из Университета Алабамы в Хантсвилле опубликовал исследование в журнале The Astrophysical Journal, где показал: заряженные пылинки вблизи Солнца меняют поведение волн, которые переносят энергию через корону. Работа построена на данных зонда Parker Solar Probe — аппарата NASA, который с 2018 года постепенно сближается со светилом и уже прошел ближе к нему, чем любой другой рукотворный объект.

До полетов Parker считалось, что пыль просто не выживает так близко к Солнцу: слишком горячо, слишком интенсивное излучение. Но зонд зафиксировал ее присутствие довольно неожиданным способом. На борту нет специального детектора пыли, зато есть прибор FIELDS, который измеряет электрические и магнитные поля. Когда крошечные пылинки врезаются в корпус аппарата на огромной скорости, они испаряются и образуют облачка заряженных частиц. Эти удары регистрируются как резкие скачки напряжения в антеннах и так весь зонд превращается в детектор пыли.

Само по себе присутствие пыли у Солнца — уже открытие. Но Аяз пошел дальше и посмотрел, как эти пылинки взаимодействуют с кинетическими волнами Альфвена. Это особый тип волн в намагниченной плазме — они переносят электромагнитную энергию через корону и передают ее заряженным частицам, разогревая и ускоряя их. Эти волны считаются одним из ключевых механизмов нагрева солнечной атмосферы.

Самая опасная погода: все о солнечной активности и «космических синоптиках»

Оказалось, что пыль влияет на эти волны двумя способами, которые действуют в противоположных направлениях. Масса пылинок добавляет инерцию в систему: волны замедляются и успевают перенести энергию дальше, прежде чем рассеять ее. Заряд пылинок, напротив, усиливает связь волны с электрическим полем и частицами, а энергия высвобождается быстрее. Какой из этих эффектов окажется сильнее, зависит от конкретных условий в определенной части короны.

Принципиально важно, что до сих пор в большинстве моделей нагрева короны пыль вообще не фигурировала — ее считали пассивным и незначимым компонентом. Новое исследование предполагает, что это было ошибкой: заряженные пылинки не просто летят через плазму, а участвуют в ее физике. Гэри Занк, директор Центра физики космической плазмы при Университете Алабамы, назвал результаты признаком «совершенно новой и неожиданной области исследований» в физике Солнца.

Чтобы проверить, действительно ли пыль — недостающий элемент в объяснении нагрева короны, —понадобятся новые миссии. Parker Solar Probe продолжает сближаться с Солнцем, и каждый следующий пролет дает данные из все более труднодоступных зон. В будущем исследователи надеются на аппараты с выделенными детекторами пыли и инструментами, которые могут одновременно измерять плазменные волны сразу в нескольких точках пространства. Тогда можно будет ответить на главный вопрос: пыль просто проносится мимо Солнца или именно она превращает электромагнитную энергию в тепло?

Иллюстрация NASA