Сонячні джети: чому плазма крутиться і до чого тут магнітний «штопор»
Сонце — це не звичайна лампа в небі, а гігантський магнітний хаос, де постійно щось вибухає, вилітає та крутиться. Нещодавно міжнародна група астрономів вирішила розібратися, як саме працюють сонячні джети — вузькі потоки плазми, що вириваються з активних областей світила. Виявилося, що наше уявлення про «розкручування» цих потоків було дещо спрощеним.
Використовуючи дані відразу трьох космічних обсерваторій — Solar Dynamics Observatory (SDO), CHASE та IRIS — вчені детально препарували подію, що відбулася 1 серпня 2023 року в активній області 13380. Там зафіксували плазмовий джет, який поводився вкрай цікаво: він не просто летів угору, а робив це з чітко вираженим обертанням.
Магнітна хореографія в активній зоні
Традиційно вважалося, що такі джети крутяться, бо магнітні поля розкручуються, наче звільнена пружина, штовхаючи речовину. Проте спектроскопічний аналіз показав іншу картину. Спектрограф Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) виявив одночасні червоні та сині зміщення по краях потоку. Це прямий доказ того, що ми бачимо саме обертання, але його природа виявилася складнішою, ніж припускали ранні моделі.
Спостереження в ультрафіолетових лініях показали, як невеликий філамент біля основи піднімається та буквально вибухає, запускаючи струмінь плазми. Процес, що тривав менше години (з 02:30 до 03:15 UT), наочно продемонстрував усі стадії: від спокійного стану до формування закрученої структури, яка зберігає свою форму протягом усього польоту.
Штопор замість пружини
Замість того, щоб «розкручувати» поле в процесі руху, плазма просто рухається вздовж уже закручених спіральних ліній, які формуються під час магнітного перез’єднання. Уявіть собі не пружину, що розпрямляється, а готову трасу-серпантин, якою на величезній швидкості мчать частинки. Моделювання підтвердило: магнітний джгут формується природним чином, а після контакту з зовнішніми полями його «закрутка» передається назовні разом із речовиною.
Цікаво, що на відміну від класичних сценаріїв, де джет має розширюватися та прискорюватися під час розкручування, тут спостерігалася дивна стабільність. Ширина потоку залишалася практично незмінною, а лінійна та обертальна швидкості навіть дещо зменшувалися з висотою. Це свідчить про те, що структура надзвичайно стійка, і ніякої додаткової ін’єкції енергії в процесі польоту не відбувається — плазма просто дотримується заданої траєкторії.
Чому це важливо для розуміння зірок
Розуміння фізики таких процесів — це не лише задоволення цікавості астрофізиків. Сонячні джети є одними з основних механізмів передачі енергії з нижніх шарів атмосфери Сонця в корону. Саме такі процеси відповідальні за те, що зовнішня атмосфера зірки набагато гарячіша за її поверхню — парадокс, який десятиліттями залишається однією з головних загадок геліофізики.
Результати дослідження, опубліковані в архіві наукових препринтів arXiv, змушують переглянути наявні моделі нагріву корони. Якщо обертання — це не релаксація полів, а прямий перенос моменту через рух плазми, то енергетичний баланс сонячної атмосфери виглядає трохи інакше, ніж ми малювали в підручниках. Сонце вкотре доводить, що воно набагато витонченіше у своїх механізмах, ніж здається на перший погляд.
