Наблюдения аппарата Solar Orbiter помогли обнаружить в полярной короне Солнца высокочастотные магнитные волны, которые могут участвовать в ускорении частиц быстрого солнечного ветра. К такому выводу пришла группа исследователей под руководством Юханга Гао и профессора Хуэй Тяня из Пекинского университета. Результаты опубликованы в журнале National Science Review, сообщает EurekAlert.
Учёные сравнили данные, полученные в сентябре 2021 года двумя космическими инструментами. Камера Extreme Ultraviolet Imager (EUI) на борту Solar Orbiter делала снимки каждые пять секунд с разрешением до 420 километров на пиксель. Для сравнения, аппарат NASA Solar Dynamics Observatory (SDO) обновлял изображения раз в 12 секунд, а размер одного пикселя составлял около 1100 километров.
Обе серии наблюдений обработали с помощью автоматической программы Northumbria University Wave Tracking (NUWT), которая отслеживает магнитные волны. В центре внимания оказались солнечные плюмы — похожие на лучи магнитные структуры, выходящие из области северного полюса. По данным SDO алгоритм обнаружил 560 волновых событий, тогда как EUI зафиксировал 2318, то есть более чем в четыре раза больше.
Разница объясняется прежде всего возможностью Solar Orbiter регистрировать более быстрые колебания. Волны с длиной периода менее 100 секунд составили 38% от всех событий, выявленных EUI, и только 9% среди зарегистрированных SDO. Средняя скорость движения плазменных нитей также различалась: около 9,9 километра в секунду для SDO против 15,4 километра в секунду для EUI. Расчёты показали, что энергия таких быстрых волн примерно в 2,6 раза выше прежних оценок.
Исследователи рассматривают несколько вариантов происхождения волн. Они могут возникать при столкновении магнитных петель с несвязанными силовыми линиями, когда структура поля перестраивается и выбрасывает колебания в межпланетное пространство. Другой возможный источник — спикулы, гигантские струи плазмы, способные передавать поперечные волны в расположенные выше плюмы. Наконец, крупные медленные волны могут взаимодействовать друг с другом и порождать каскад более мелких высокочастотных колебаний.
Такие процессы способны пролить свет сразу на две проблемы солнечной физики: происхождение высокой температуры внешних слоёв Солнца и механизм разгона частиц быстрого солнечного ветра. Поднимаясь в верхнюю атмосферу, волны теряют энергию из-за резонансного поглощения и фазового смешивания, передавая её окружающей плазме. Часть энергии может превращаться в тепло, нагревающее внешние слои более чем до 1 000 000 градусов Цельсия, а часть — в кинетическую энергию ионов. При этом рассчитанной по одному набору данных мощности пока примерно на порядок меньше, чем требуется согласно другим моделям для полного формирования солнечного ветра. Дополнительные сведения могут дать будущие наблюдения обсерватории Solar Polar-orbit Observatory, запуск которой запланирован на начало 2029 года.