Ученые из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) обнаружили новый источник высокоэнергетических частиц возле Солнца.

Данные собрал зонд NASA Parker Solar Probe, который не раз погружался в солнечную корону.

Это открытие меняет представления о двух ключевых процессах: как магнитное пересоединение нагревает атмосферу Солнца, формируя солнечный ветер, и как солнечные вспышки разгоняют частицы до околосветовых скоростей.

Результаты опубликованы в издании The Astrophysical Journal.

Раньше мы видели, как пересоединение магнитных линий работает возле Земли — оно превращает энергию поля в тепло и движение, — говорит доктор Михир Десаи, ведущий автор исследования. — Теперь Parker показал, что тот же процесс в гелиосферном токовом слое (ГТС), где меняется полярность межпланетного поля, ускоряет частицы до колоссальных энергий.

Когда зонд пересек ГТС, приборы зафиксировали поток плазмы, направленный к Солнцу, и высокоэнергетические протоны.

Это доказало, что их источник — именно пересоединение в токовом слое, а не другие солнечные процессы.

В эпицентре события энергия протонов оказалась в тысячи раз выше, чем могло дать локальное магнитное поле.

Теперь ясно: пересоединение в ГТС — важный поставщик энергичных частиц в околосолнечном пространстве, — поясняет Десаи. — Чем сильнее магнитные поля, тем больше энергии они запасают. А у Солнца они мощнее всего вблизи поверхности.

Магнитное пересоединение — взрывоподобный процесс, когда силовые линии разрываются и соединяются заново. Оно не только разгоняет частицы, но и порождает мощные потоки плазмы.

Это основа космической погоды: вспышек, корональных выбросов массы (КВМ), а также геомагнитных бурь на Земле.

Последние создают полярные сияния, но могут и выводить из строя электросети, спутники и системы навигации.

По данным Американского метеорологического общества, майские солнечные бури 2024 года наруши работу GPS-систем у фермеров, — приводит пример Десаи. — Точность посадки и сбора урожая упала, а убытки оценили в 500 млн долларов. Данные Parker особенно ценны сейчас, когда солнечная активность на пике.

Зонд смог провести эти измерения благодаря рекордному сближению с Солнцем — он залетает в корону до трех раз в год. Ученых интересует, как атмосфера звезды нагревается и ускоряет солнечный ветер. Понимание этих механизмов поможет предсказывать вспышки и КВМ, а также даст новые идеи для термоядерных реакторов.

Parker Solar Probe создан в рамках программы NASA «Жизнь со Звездой» для изучения Солнца и его влияния на Землю. Управляет миссией Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса.

Польза исследования

• Прогноз космической погоды: точнее предсказывать вспышки и бури, снижая ущерб для энергосистем и спутников.
• Защита технологий: понимание ускорения частиц поможет улучшить экранирование космических аппаратов.
• Фундаментальная наука: данные Parker могут прояснить, как аналогичные процессы работают в других звездах и плазменных установках.

Исследование опирается на данные с одного зонда, что ограничивает возможность перепроверки. Кроме того, механизмы ускорения частиц в ГТС пока описаны качественно — нет точных моделей, предсказывающих их энергетический спектр.

Ранее ученые предположили, как Солнце могло поучаствовать в массовом вымирании 66 млн лет назад.