Что скрывает «тихое» Солнце? Новые данные от солнечного телескопа DKIST
Солнце — наш ближайший звездный сосед и источник жизни на Земле. Но оно также скрывает множество тайн, которые астрономы пытаются разгадать. Одна из них — природа магнитного поля Солнца, которое играет ключевую роль в формировании солнечной активности, такой как вспышки и выбросы корональной массы.
Магнитное поле Солнца не является постоянным и однородным, а меняется во времени и пространстве. Особенно интересным является так называемое «тихое» Солнце, то есть области, где нет ярких пятен или петель. Эти области занимают большую часть поверхности Солнца и представляют собой сложную сеть мелких магнитных элементов, которые постоянно появляются и исчезают.
Для изучения этих магнитных элементов требуется очень высокое разрешение, которое можно достичь только с помощью самых мощных солнечных телескопов. Один из таких телескопов — солнечный телескоп Дэниела К. Иноуйе (DKIST), финансируемый Национальным научным фондом США (NSF) и расположенный на Гавайях. DKIST — крупнейший в мире солнечный телескоп, имеющий диаметр зеркала 4 метра.
DKIST начал свою работу в 2020 году и уже предоставил уникальные данные о магнитном поле Солнца. В частности, он использовал прибор под названием видимый спектрополяриметр (ViSP), который может измерять поляризацию света в разных длинах волн. Поляризация света — характеристика, которая зависит от направления колебаний электрического поля световой волны. Поляризация света изменяется под воздействием магнитного поля, поэтому ее измерение позволяет определить характеристики магнитного поля, такие как направление, сила и инклинация.
Используя ViSP, ученые получили спектрополяриметрические наблюдения «тихого» Солнца в диапазоне длин волн, который включает чувствительный к магнитному полю дублет железа Fe I 6301.5/6302.5 Å. С оценочным пространственным разрешением 0.08», это представляет собой самые высокоразрешающие полновекторные спектрополяриметрические наблюдения «тихого» Солнца, когда-либо полученные.
— профессор Михаил Матиудакис, участник исследования.
Анализ этих данных показал удивительную сложность и разнообразие магнитных элементов на поверхности Солнца. Ученые обнаружили 53 мелких магнитных элемента, включая 47 магнитных петель и 4 однополярных магнитных пятна, в которых были обнаружены линейная и круговая поляризация. Особый интерес представляет магнитный элемент, в котором полярность магнитного вектора, по-видимому, меняется три раза всего на 400 км и в котором имеются сигналы линейной поляризации на протяжении всего элемента. Это свидетельствует о змеевидной топологии магнитного поля, которое может быть связано с процессами динамо в фотосфере.
Ученые также обнаружили сложные профили Стокса V (круговой поляризации) на линиях инверсии полярности магнитных петель и обнаружили вырожденные решения, так как они не смогли окончательно определить, возникают ли они из-за градиентов атмосферных параметров или смешивания сигналов противоположной полярности. Это указывает на необходимость использования более сложных моделей для интерпретации данных.
Кроме того, исследователи проанализировали гранулу, которая заметно имела сигналы линейной и круговой поляризации на протяжении всей гранулы, что дает возможность исследовать ее магнитные свойства. На этом малом масштабе они увидели, что сила магнитного поля меняется от 25 Гс на границе гранулы до 2 кГс в межгранульном просвете (IGL), и проверили значения с помощью приближений слабого и сильного поля. Значение 2 кГс в IGL является одним из самых высоких измерений, когда-либо записанных.
Эти результаты являются первым шагом в изучении магнитного поля Солнца с помощью DKIST. Они расширяют наши знания о структуре и динамике магнитного поля на поверхности Солнца и способствуют улучшению моделей передачи энергии между различными слоями Солнца. Опубликованное в Astrophysical Journal Letters 1 исследование может помочь решить одну из главных загадок астрофизики: почему самый внешний слой Солнца, известный как «корона», имеет сотни раз более высокую температуру, чем поверхность или «фотосфера», хотя ожидалось обратное.
Магнитное поле Солнца не является постоянным и однородным, а меняется во времени и пространстве. Особенно интересным является так называемое «тихое» Солнце, то есть области, где нет ярких пятен или петель. Эти области занимают большую часть поверхности Солнца и представляют собой сложную сеть мелких магнитных элементов, которые постоянно появляются и исчезают.
Для изучения этих магнитных элементов требуется очень высокое разрешение, которое можно достичь только с помощью самых мощных солнечных телескопов. Один из таких телескопов — солнечный телескоп Дэниела К. Иноуйе (DKIST), финансируемый Национальным научным фондом США (NSF) и расположенный на Гавайях. DKIST — крупнейший в мире солнечный телескоп, имеющий диаметр зеркала 4 метра.
DKIST начал свою работу в 2020 году и уже предоставил уникальные данные о магнитном поле Солнца. В частности, он использовал прибор под названием видимый спектрополяриметр (ViSP), который может измерять поляризацию света в разных длинах волн. Поляризация света — характеристика, которая зависит от направления колебаний электрического поля световой волны. Поляризация света изменяется под воздействием магнитного поля, поэтому ее измерение позволяет определить характеристики магнитного поля, такие как направление, сила и инклинация.
Используя ViSP, ученые получили спектрополяриметрические наблюдения «тихого» Солнца в диапазоне длин волн, который включает чувствительный к магнитному полю дублет железа Fe I 6301.5/6302.5 Å. С оценочным пространственным разрешением 0.08», это представляет собой самые высокоразрешающие полновекторные спектрополяриметрические наблюдения «тихого» Солнца, когда-либо полученные.
Чем сложнее мелкомасштабные изменения направления магнитного поля, тем более вероятно, что энергия высвобождается посредством процесса, который мы называем магнитным пересоединением. — когда два магнитных поля, направленных в противоположные стороны, взаимодействуют и выделяют энергию, которая способствует нагреванию атмосферы. Мы использовали самый мощный солнечный оптический телескоп в мире, чтобы выявить самые сложные ориентации магнитного поля, которые когда-либо наблюдались в самых маленьких масштабах. Это приближает нас к пониманию одной из самых больших загадок в исследованиях Солнца
— профессор Михаил Матиудакис, участник исследования.
Анализ этих данных показал удивительную сложность и разнообразие магнитных элементов на поверхности Солнца. Ученые обнаружили 53 мелких магнитных элемента, включая 47 магнитных петель и 4 однополярных магнитных пятна, в которых были обнаружены линейная и круговая поляризация. Особый интерес представляет магнитный элемент, в котором полярность магнитного вектора, по-видимому, меняется три раза всего на 400 км и в котором имеются сигналы линейной поляризации на протяжении всего элемента. Это свидетельствует о змеевидной топологии магнитного поля, которое может быть связано с процессами динамо в фотосфере.
Ученые также обнаружили сложные профили Стокса V (круговой поляризации) на линиях инверсии полярности магнитных петель и обнаружили вырожденные решения, так как они не смогли окончательно определить, возникают ли они из-за градиентов атмосферных параметров или смешивания сигналов противоположной полярности. Это указывает на необходимость использования более сложных моделей для интерпретации данных.
Кроме того, исследователи проанализировали гранулу, которая заметно имела сигналы линейной и круговой поляризации на протяжении всей гранулы, что дает возможность исследовать ее магнитные свойства. На этом малом масштабе они увидели, что сила магнитного поля меняется от 25 Гс на границе гранулы до 2 кГс в межгранульном просвете (IGL), и проверили значения с помощью приближений слабого и сильного поля. Значение 2 кГс в IGL является одним из самых высоких измерений, когда-либо записанных.
Эти результаты являются первым шагом в изучении магнитного поля Солнца с помощью DKIST. Они расширяют наши знания о структуре и динамике магнитного поля на поверхности Солнца и способствуют улучшению моделей передачи энергии между различными слоями Солнца. Опубликованное в Astrophysical Journal Letters 1 исследование может помочь решить одну из главных загадок астрофизики: почему самый внешний слой Солнца, известный как «корона», имеет сотни раз более высокую температуру, чем поверхность или «фотосфера», хотя ожидалось обратное.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Россия переходит на реактивные дроны: осенью под Орлом заработает крупнейший дронопорт в мире
По словам экспертов, запуски «Герани-5» из Орловской области полностью изменят правила в небе над Украиной...
Вот это поворот в истории: сарматы — вообще не потомки скифов
По словам ученых, это был настоящий демографический шок, когда один народ резко сменил другой...
«Купол света»: почему секретная советская технология снова тревожит американских экспертов?
США почти 40 лет пытается взломать этот секрет, но дальше гипотез дело не продвинулось...
«Парк юрского периода» был неправ: новая информация о тиранозаврах вас очень удивит
Маленькие яйца, детеныши размером с кошку и другие разоблачения голливудских мифов...
Генетическая загадка Арктики: что веками «ломало» ДНК народов Севера?
В крови этих людей ртути в семь раз больше нормы. Как северяне выдерживают такие отравления?...
«Анадырь» для США: как СССР умудрился незаметно завезти ракеты на Кубу
Это была эталонная операция, которая показала, что советские военные способны на невозможное...
Уран на завтрак и обед: в старой советской шахте обнаружены загадочные бактерии
По словам ученым, новое открытие может решить проблемы, связанные с радиацией...
Космос «сводит с ума» за 20 секунд: без гравитации мозг кардинально меняется, рассказали ученые
Если сознание способно столь радикально перестраиваться за треть минуты невесомости, что будет с ним через месяцы или годы?...
«Розовые рыцари» Антарктиды: удивительная история первой зимовки на Шестом континенте
Мало кто знает, что экспедиция осталась жива лишь благодаря «тайной» охоте...
Мумия персидской принцессы чуть не вызвала «войну» между тремя государствами
А потом пришли результаты вскрытия, и все эксперты схватились за головы...
Тайна «молочных морей»: что заставляет океан светиться? Ученые разводят руками
В ход пошли спутниковые наблюдения, но аномалия до сих пор до сих пор не раскрыта...
Сражались на равных с войнами-мужчинами: зачем дочери фараона были похоронены с боевыми луками и кинжалами?
Новое открытие полностью пересмотрело военную иерархию в Древнем Египте...
Химия из другого мира обнаружена в знаменитом метеорите Хиллсборо
Эксперты уверены, что когда-то именно такой астероид доставил на Землю компоненты, из которых образовалась жизнь...