Через понад століття спостережень і декількох теорій вчені, здається, нарешті з’ясували природу швидких плазматичних викидів, що відбуваються кілька разів на добу. Використовуючи висококласну комп’ютерну модель, дослідники змогли створити деталізовану картину цих плазмових викидів (джетів), називаються спикулами. Робота вчених дає відповіді на деякі дуже важливі для астрономії і геліофізики питання, наприклад, пояснює, як утворюються ці плазмові джети і чому температура зовнішніх шарів атмосфери Сонця набагато вище, ніж температура поверхні світила.
«Це перша комп’ютерна модель, з допомогою якої вдалося відтворити всі особливості, що спостерігалися всередині спікул», — коментує Хуан Мартінез-Сікора, провідний автор дослідження і астрофізик з Науково-дослідного інституту з проблем навколишнього середовища (Каліфорнія, США).
Кожні п’ять хвилин спікули «вистрілюють» червоні гарячі потоки заряджених частинок в сонячну корону – зовнішній шар атмосфери нашої зірки – зі швидкістю близько 150 кілометрів в секунду. Час тривалості феномена може складати до 15 хвилин. За цей проміжок одночасно активними можуть бути до 300 000 спікул.
Цікава ж річ, пов’язана з сонячною короною, полягає в тому, що вона стає абсолютно непередбачуваною, якщо мова йде про її температурі. Навіть незважаючи на віддаленість, але завдяки постійному відновленні гарячої плазми спикулами, її температура може бути майже на декілька мільйонів градусів Кельвіна вище температури поверхні.
Незважаючи на те, що про спикулах вчені були обізнані вже більше одного століття, їх природа для дослідників весь цей час залишалася загадкою. Протягом усього цього часу було запропоновано відразу декілька теорій, які намагалися її вирішити. Наприклад, згідно з однією з них, спікули можуть створюватися дуже потужними звуковими хвилями. А за результатами пізнішого дослідження було запропоновано, що за їх формування відповідає магнітне поле, що створює завихрення в сонячній атмосфері.
Але всі ці теорії давали лише часткове пояснення загадки спікул і не могли пояснити повноцінну картину їх природи, а також відповідай на питання про те, чому вони спостерігаються по всій поверхні Сонця.
У розмові з ScienceAlert старший співробітник Лабораторії астрофізики і Сонця Локхід і Мартін (LMSAL) Барт де Понтье зазначив, що спостереження за спикулами з Землі має ряд обмежень.
«Дуже складно отримати чіткий вигляд на те, що саме роблять ці спікули, так як земна атмосфера спотворює картинку. Але завдяки космічних телескопів ми тепер бачимо, як насправді виглядають спікули», — прокоментував де Понтье, який є співавтором останніх опублікованих досліджень.
Мартінез-Сикоро і його команда розробили комп’ютерну модель, здатну генерувати сценарії створення цих потужних плазматичних джетів в реальному часі, дозволяючи дослідникам простежити за змінами їх температури і фізичних властивостей. І ця модель показує, що формування спікул відбувається в рамках трьох окремих стадій.
Процес формування починається на поверхні Сонця, де вируюча плазма починає взаємодіяти з магнітними полями, скручуючись та завиваясь в вихрові потоки. Цей процес створює сильне магнітне напруга поруч з поверхнею. Далі в рамках процесу, що називається амбиполярной дифузією, відбувається змішування нейтральних і заряджених частинок, що створює вихідний шлях для накопичився магнітного напруги. Потім, як з рогатки, магнітне напруга різко вивільняється в атмосферу і несеться в космос з неймовірною швидкістю.
«Ці плазматичні джети вистрілюються так швидко, що можуть перетнути всю Каліфорнію всього за пару хвилин. Всього за 5-10 хвилин їх висота може досягати 10 000 кілометрів над поверхнею, що майже дорівнює діаметру Землі», — пояснює де Понтье.
Для перевірки схожості результатів комп’ютерного моделювання і реального явища команда проаналізувала дані, отримані за допомогою космічного апарату NASA IRIS і Шведського сонячного телескопа. У результаті аналізу з’ясувалося, що моделювання дійсно відтворює властивості справжніх спікул, включаючи їх розмір, швидкість і форму.
Крім вирішення вікової загадки про те, як формуються спікули, нове дослідження демонструє те, як плазматичні джети здатні «вистрілювати» мільйони Кельвінів тепла в сонячну корону.
«Результати не можуть не радувати, так як пояснюють, чому сонячна атмосфера може бути на декілька мільйонів градусів Кельвіна гаряче самої поверхні зірки», — підсумовує де Поньте.
Тепер, коли вчені з’ясували, як утворюються спікули, вони можуть зайнятися більш детальним дослідженням того, як ці спікули взаємодіють з зовнішніми шарами сонячної атмосфери.
Закінчив магістратуру КПІ за спеціальністю “Інженерія програмного забезпечення.”
Захистив кандидатську за темою: “Проектування дидактичної системи інноваційної підготовки фахівців в області програмної інженерії”.
Працюю і пишу на теми, пов’язані з програмуванням, влаштуванням комп’ютерів і комп’ютерних систем.
