Пыль у Солнца может оказаться источником нагрева его атмосферы — данные Parker Solar Probe указали на новый механизм
Даже редкие заряженные частицы способны влиять на перенос энергии в солнечной короне, температура которой достигает миллионов градусов
Учёные предложили новое объяснение одной из старейших загадок астрофизики — почему внешняя атмосфера Солнца, его корона, нагрета до миллионов градусов, тогда как видимая поверхность звезды имеет температуру около 5500 °C. Согласно новому исследованию, важную роль в этом процессе могут играть микроскопические частицы пыли, находящиеся в непосредственной близости от Солнца.
Работа основана на данных космического зонда Parker Solar Probe, который за последние годы приблизился к Солнцу ближе, чем любой другой аппарат в истории. Гелиофизики обнаружили, что даже крайне небольшое количество пыли способно заметно изменять распространение плазменных волн, переносящих энергию через солнечную корону.
Проблема нагрева короны остаётся нерешённой уже несколько десятилетий. Наблюдения показывают, что температура внешней атмосферы Солнца может превышать температуру его поверхности в сотни раз. Для сравнения, это выглядело бы так, словно воздух вокруг горящей спички оказался бы значительно горячее самой спички.
До настоящего времени модели солнечной короны рассматривали её главным образом как систему из электронов, ионов и магнитных полей. Предполагалось, что пыль не может играть заметной роли, поскольку частицы должны быстро разрушаться в экстремально горячей среде.
Однако данные Parker Solar Probe заставили пересмотреть это предположение. Хотя аппарат не оснащён специализированным детектором пыли, его приборный комплекс FIELDS способен регистрировать косвенные признаки её присутствия. Когда частицы пыли на высокой скорости сталкиваются с корпусом аппарата, они испаряются, образуя небольшие облака заряженных частиц, которые фиксируются как кратковременные электрические импульсы.
Исследователи сосредоточились на кинетических альфвеновских волнах — особом типе плазменных волн, способных переносить электромагнитную энергию и передавать её частицам вещества. Фактически эти волны работают как своеобразная система, доставляющая энергию сквозь солнечную корону.
Анализ данных, полученных во время пролёта аппарата на расстоянии от 6,3 до 13,2 миллиона километров от поверхности Солнца летом 2024 года, показал, что частицы пыли могут влиять на такие волны сразу двумя способами. Во-первых, собственная масса пылинок замедляет распространение волн, позволяя им переносить энергию на большие расстояния. Во-вторых, электрический заряд пыли усиливает взаимодействие волн с окружающей плазмой, заставляя их быстрее отдавать накопленную энергию.
Моделирование показало, что оба механизма достаточно сильны, чтобы заметно изменять скорость распространения волн и область, где их энергия превращается в тепло. Это может помочь объяснить, почему нагрев солнечной короны происходит неравномерно, а солнечный ветер ускоряется по мере удаления от Солнца.
Авторы подчёркивают, что их работа не решает проблему нагрева короны окончательно, а лишь добавляет новый важный фактор, который ранее практически не учитывался. Поскольку Parker Solar Probe не имеет специализированного пылевого детектора, результаты пока основаны на косвенных измерениях и компьютерных моделях.
Тем не менее исследование открывает новое направление в изучении физики Солнца. Будущие космические миссии, оснащённые специализированными детекторами пыли и приборами для измерения плазменных волн, смогут проверить, действительно ли частицы пыли участвуют в нагреве самой горячей атмосферы в Солнечной системе.