Группа физиков-солнечников опубликовала новое исследование, проливающее свет на мелкомасштабную структуру поверхности Солнца. Используя беспрецедентные возможности солнечного телескопа Дэниела К. Иноуэ, созданного и управляемого Национальной солнечной обсерваторией (NSO) на Мауи, учёные впервые с такой высокой детализацией наблюдали ультраузкие яркие и тёмные полосы на солнечной фотосфере. Это позволило получить беспрецедентное представление о том, как магнитные поля формируют динамику солнечной поверхности в масштабах до 20 километров.
Уровень детализации позволяет чётко связать эти полосы с теми, что мы видим в современных симуляциях. Это помогает лучше понять их природу. Эти полосы, называемые стриациями, видны на стенках ячеек солнечной конвекции, известных как гранулы. Они являются результатом похожих на занавеси листов магнитных полей, которые колеблются и сдвигаются, как ткань на ветру.
Когда свет от горячих стенок гранул проходит через эти магнитные «занавеси», взаимодействие создаёт узор из чередующихся яркости и темноты, который отражает вариации в лежащем в основе магнитном поле. Если поле в «занавеси» слабее, чем в окружающей среде, оно выглядит тёмным; если оно относительно сильнее — светлым.
Статья, описывающая это исследование, озаглавлена «Полосатая солнечная фотосфера, наблюдаемая с разрешением 0,03» и опубликована в журнале «The Astrophysical Journal Letters».
«В этой работе мы впервые исследуем мелкомасштабную структуру солнечной поверхности с беспрецедентным пространственным разрешением около 20 километров, что соответствует длине острова Манхэттен», — говорит учёный NSO доктор Дэвид Куридзе, ведущий автор исследования. «Эти стриации — отпечатки пальцев мелкомасштабных вариаций магнитного поля».
Результаты были неожиданными и возможными только благодаря беспрецедентным возможностям солнечного телескопа Иноуэ. Команда использовала инструмент Inouye’s Visible Broadband Imager (VBI), работающий в G-диапазоне, специфическом диапазоне видимого света, особенно полезном для изучения Солнца, поскольку он выделяет области с сильной магнитной активностью, делая такие особенности, как солнечные пятна и мелкомасштабные структуры, более заметными.
Установка позволяет исследователям наблюдать солнечную фотосферу с впечатляющим пространственным разрешением лучше 0,03 угловой секунды (то есть около 20 километров на Солнце). Это — самое высокое разрешение, когда-либо достигнутое в солнечной астрономии. Чтобы интерпретировать свои наблюдения, команда сравнила изображения с передовыми симуляциями, воссоздающими физику солнечной поверхности.
Исследование подтверждает, что эти стриации являются признаками тонких, но мощных магнитных флуктуаций — вариаций всего в сотню гаусс, сравнимых по силе с типичным магнитом холодильника, — которые изменяют плотность и непрозрачность плазмы, смещая видимую поверхность на считанные километры. Эти сдвиги, известные как депрессии Уилсона, обнаруживаются только благодаря уникальной разрешающей способности 4-метрового главного зеркала солнечного телескопа Иноуэ, самого большого в мире.
«Магнетизм — фундаментальное явление во Вселенной, и подобные магнитно-индуцированные полосы также наблюдаются в более отдалённых астрофизических объектах, таких как молекулярные облака», — делится учёный NSO и соавтор исследования доктор Хан Уитенбрук. «Высокое разрешение Иноуэ в сочетании с симуляциями позволяет нам лучше охарактеризовать поведение магнитных полей в широком астрофизическом контексте».
Изучение магнитной архитектуры солнечной поверхности имеет важное значение для понимания наиболее энергичных событий во внешней атмосфере Солнца, таких как вспышки, извержения и выбросы корональной массы, и, следовательно, для улучшения прогнозов космической погоды. Это открытие не только углубляет наше понимание этой архитектуры, но и открывает двери для изучения магнитных структур в других астрофизических контекстах — и в малых масштабах, которые ранее считались недостижимыми с Земли.
«Это лишь одно из многих первых достижений для Иноуэ, демонстрирующее, как он продолжает расширять границы солнечных исследований», — говорит заместитель директора NSO по солнечному телескопу Иноуэ доктор Дэвид Бобольц. «Оно также подчёркивает жизненно важную роль Иноуэ в понимании мелкомасштабной физики, которая управляет событиями космической погоды, влияющими на наше всё более технологичное общество здесь, на Земле».
Предоставлено Ассоциацией университетов для исследований в астрономии.