Сонячні спалахи — це дивовижна річ, яка має глибокий вплив на те, що астрономи називають «космічною погодою». Ці події змінюються залежно від 11-річного циклу активності Сонця, вивільняючи в космос величезну кількість випромінювання в усьому електромагнітному спектрі (від ультрафіолетового до рентгенівського). Наслідки спалахів земляни спостерігають з незапам’ятних часів, зокрема полярні сяйва у високих широтах, але предметом вивчення та прогнозування вони є лише близько півтора століття. Однак про ці драматичні події науковці ще багато чого не знають.
Наприклад, відомо, що спалахи впливають на атмосферу Сонця, від її видимої поверхні (фотосфери) до зовнішнього шару (корони). Однак досі є питання, як ці події впливають на нижні шари атмосфери. У нещодавньому дослідженні, яке очолювали науковці Колорадського університету в Боулдері, група дослідників задокументувала обертання двох дуже маленьких сонячних плям (пор) на поверхні Сонця за допомогою сонячного телескопа Данієла Іноуї (Daniel K. Inouye Solar Telescope, DKIST) на Мауна-Кеа. Ці пори були пов’язані з малопотужним спалахом і рухалися таким чином, як ніколи не спостерігали астрономи. Це свідчить про те, що динаміка атмосфери Сонця є складнішою, ніж досі вважали науковці.
Керував дослідженням Рахул Ядав (Rahul Yadav), науковий співробітник Лабораторії фізики атмосфери та космосу (Laboratory for Atmospheric and Space Physics, LASP) Колорадського університету в Боулдері (UC Boulder). До нього приєдналися колеги з відділу астрофізичних і планетних наук Каліфорнійського університету в Боулдері, Національної сонячної обсерваторії (National Solar Observatory, NSO) Національного наукового фонду США (U.S. National Science Foundation’s, NSF) та Інституту сонячно-земної фізики СО РАН. Статтю, в якій детально описані їхні висновки, «Photospheric Pore Rotation Associated with a C-class Flare from Spectropolarimetric Observations with DKIST» («Фотосферне обертання пор, пов’язане зі спалахом C-класу, за спектрополяриметричними спостереженнями з DKIST»), нещодавно оприлюднено в Astrophysical Journal Letters.
Сонячний телескоп Данієла K. Іноуї Національної сонячної обсерваторії на вершині Мауна-Кеа, Гаваї. Авторські права на зображення: NSF/NSO/AURA. Фото з сайту www.universetoday.com.
Згідно з уявленнями, сонячні спалахи виникають, коли накопичена магнітна енергія в атмосфері Сонця прискорює заряджені частинки в навколишній плазмі. Вони трапляються в активних ділянках і часто супроводжуються викидом значної кількості плазми в космос — викидом корональної маси (Coronal Mass Ejection, CME) — і вивільненням прискорених частинок — подією сонячних частинок (Solar Particle Event, SPE). Вони можуть завдавати шкоди супутникам на орбіті Землі та заважати радіоантенам і електронним мережам на поверхні, тому науковці зацікавлені дізнатися про них більше.
Спалахи класифікують за потужністю: клас В — найслабший, клас С і М — трохи енергійніші, а Х — найсильніший. Попередні дослідження показали, як інтенсивні сонячні спалахи можуть призвести до швидкого обертання великих сонячних плям і спотворення активних ділянок на поверхні Сонця. Але як пояснив доктор Ядав у прес-релізі NSO, те, що вони спостерігали, було досить несподіваним. «Це дослідження знаменує собою перший випадок, коли таке обертання спостерігали в меншому масштабі — менше 2000 кілометрів у поперечнику — пов’язане з мало інтенсивним спалахом класу С», — сказав він.
Крім того, попередні спостереження показали, що обертальні рухи сонячних плям відбуваються прямо біля стрічки спалаху, де під час спалаху відбуваються найінтенсивніші викиди. Цього разу наукова група спостерігала обертання перед спалахом, розташоване на невеликій відстані від стрічки спалаху. Це свідчить про те, що зв’язок між різними шарами атмосфери Сонця під час спалахів може бути складнішим, ніж вважали раніше. Ядав і його колеги припускають, що процес, який вони спостерігали, зумовлений змінами сили Лоренца, спричиненими взаємодією між сонячними зарядженими частинками (він же сонячний вітер) і магнітними полями Сонця.
Професор Марія Казаченко, науковець NSO та співавтор дослідження пояснила: «Коли лінії магнітного поля в короні реорганізуються, вони можуть спричиняти зміни в нижніх шарах атмосфери, що приведе до спостережуваного обертання. Це відкриття додає новий вимір до нашого розуміння складних магнітних взаємодій, які відбуваються під час сонячних спалахів».
Ця анімація показує часову еволюцію ділянки сонячного спалаху та оточуючих сонячних плям/пор за спостереженнями інструменту VBI на сонячному телескопі Іноуї. Авторські права на зображення: NSO–NSF. Відео з сайту https://nso.edu/blog/unveiling-the-secrets-of-solar-flares-with-the-nsf-daniel-k-inouye-solar-telescope/.
Унікальні спостереження, виконані науковою групою за допомогою телескопа Іноуї, надають нове розуміння механізмів, за допомогою яких сонячні спалахи впливають на нижні шари атмосфери Сонця. Наприклад, минулі спостереження дали багато інформації про обертання сонячних плям, які відбувалися під час потужніших спалахів (класу M або X). Однак дані від телескопа Іноуї показали, що схожі обертальні рухи можуть відбуватися з менш інтенсивними спалахами та в менших масштабах. Ці знахідки можуть відкрити нові шляхи дослідження та допомогти удосконалити моделі сонячної активності.
Це матиме наслідки для все більшого угруповання телекомунікаційних супутників на орбіті Землі, космічних апаратів для Інтернету та супутників спостереження Землі. Прогнозування космічної погоди, яка впливає на все в Сонячній системі аж до самого краю геліосфери, також важливо для довготривалих місій у космосі. Для астронавтів, які працюють на Місяці та Марсі та здійснюють політ через далекий космос, знання про активність Сонця і спалахи допоможе зменшити ризик радіаційного опромінення.
За інф. з сайту www.universetoday.com підготував Іван Крячко
