Hinode, IRIS и ATERUI объединились для решения 70-летней загадки

Международная исследовательская группа из Японии, США и Европы во главе с докторами Джотеном Окамото (Joten Okamoto) и Патриком Антолино (Patrick Antolin) использовала данные, полученные с помощью японского космического аппарата Hinode и аппарата НАСА IRIS, а также суперкомпьютера ATERUI в Национальной астрономической обсерватории Японии для моделирования. Комбинированные данные позволили исследователям обнаружить и идентифицировать характерные признаки резонансного поглощения.

Резонансное поглощение – это процесс, в ходе которого магнитные волны двух различных типов резонируют, в результате чего волны одного типа усиливаются. В частности, данное исследование было проведено на магнитных волнах, известных как тип Alfvénic, способных распространяться через нитевидные структуры прохладного плотного газа, плавающие в короне. Здесь исследователи впервые смогли наблюдать непосредственно резонансное поглощение между поперечными волнами и волнами скручивания. Это образовывало турбулентный поток, нагревающий нитевидные структуры. Поперечное движение позволяет наблюдать аппарат Hinode, а IRIS – крутильное. Таким образом, получить такие результаты не представлялось бы возможным без обоих спутников.

Полученные данные могут помочь ученым объяснить, как солнечная корона достигает температуры в 1 000 000° С, то есть проблемы нагрева солнечной короны.

Солнечная корона, внешний слой атмосферы Солнца, состоит из газа, раскаленного до экстремально высоких температур, известного как плазма, где температура достигает миллионы градусов по Цельсию. Так как этот слой наружный, то есть наиболее удаленный от ядра, где проходят ядерные реакции, логично было бы ожидать, что он наиболее прохладный. Однако в действительности, он в 200 раз горячее фотосферы – слоя, расположенного под ним. Это противоречие в науке и принято называть проблемой нагрева солнечной короны. Астрофизики озадачены ею с тех пор, как температура короны была измерена более 70 лет назад.

Космические миссии для наблюдения за Солнцем и другие технологические достижения показали, что магнитное поле Солнца играет существенную роль в этой загадке. Но ключ к решению проблемы нагрева солнечной короны станет понимание того, как магнитная энергия может быть эффективно преобразована в тепло в короне.

Чтобы найти этот механизм преобразования ученые и исследовали данные, полученные от двух сверхсовременных аппаратов Hinode и IRIS (новейший аппарат НАСА для наблюдения за Солнцем, запущенный в 2013 году).

Как показала построенная на основе полученных данных модель, резонансный поток вдоль поверхности нитей может стать турбулентным. Возникновение турбулентности имеет большое значение, так как в результате энергия волн может преобразовываться в тепловую энергию.

Согласно этой модели, то, что наблюдали ученые, является результатом двухфазного процесса. Первым делом резонансное поглощение трансформирует энергию в крутильные движения, создавая резонансный поток вдоль поверхности нитей. Затем турбулентность в этом резонансном потоке преобразовывает энергию в тепло.