Ученые раскрыли одну из главных тайн Солнца

Ученые  из Китая провели лабораторный эксперимент, который может раскрыть одну из главных тайн Солнца. Внешние части атмосферы нашей звезды на сотни градусов горячее, чем ее видимая поверхность. Температура поверхности Солнца достигает 5500 градусов Цельсия, тогда как его корона может разогреваться до миллионов градусов, сообщает Science Alert.

В ходе нового исследования команда ученых, включая Вэй Суня из Китайского института атомной энергии и Юнли Пин из Пекинского педагогического университета — стремилась понять, как могут возникать небольшие высвобождения энергии на Солнце.  

Исследователи предположили, что огромное количество крошечных вспышек, называемых нановспышками, может в совокупности способствовать поддержанию температуры солнечной короны. Они провели эксперимент, который должен был продемонстрировать возможный механизм запуска некоторых из этих явлений.

Солнце состоит из плазмы — вещества, содержащего электрически заряженные частицы. Через эту среду проходят магнитные поля. Когда направленные в противоположные стороны магнитные поля сближаются и меняют свою конфигурацию, накопленная энергия может высвобождаться, нагревая частицы. Этот процесс называется магнитным пересоединением.

Чтобы понять, как эти поля могут взаимодействовать, ученые использовали установку Shenguang-II в Шанхае. Они направили четыре перекрывающихся лазерных луча на пластиковую мишень с мелкорельефной поверхностью. Импульсы длительностью в миллиардную долю секунды превратили материал мишени в плазму.

По мере того как плазма расширялась в окружающую ее гораздо менее плотную среду и замедлялась, неровности на границе раздела превращались в вытянутые «пальцы» и грибовидные структуры. Это явление известно как неустойчивость Рэлея — Тейлора. Кроме того, вокруг этих «пальцев» плазма генерировала собственные магнитные поля, причем в соседних структурах они были направлены в противоположные стороны.

Компьютерное моделирование показало, как расширяющиеся «пальцеобразные» структуры сближают магнитные поля, позволяя им пересоединиться и нагреть окружающую плазму. Для сравнения исследователи повторили эксперимент с плоской пластиковой мишенью. В этом случае поток плазмы оказался более однородным — без каких-либо «пальцеобразных» структур.

Анализируя рентгеновское излучение плазмы, ученые определили температуру ее электронов — отрицательно заряженных частиц, входящих в ее состав. При использовании мишени с неровной поверхностью пиковая температура электронов достигала значений, эквивалентных примерно 820 тысяч градусов Цельсия. В случае с плоской мишенью этот показатель оказался примерно вдвое ниже.

В ходе отдельного компьютерного моделирования, при котором было исключено возникновение магнитных полей, дополнительный нагрев по большей части исчез — что служит еще одним подтверждением их значимой роли.

На Солнце могут складываться схожие условия: относительно холодная плотная плазма опускается сквозь окружающую её атмосферу. Это явление, называемое «корональным дождем», способно привести к возникновению границ, в пределах которых развивается неустойчивость.

Недавно ученые заявили о том, что наше Солнце способно выбрасывать супервспышки, которые наблюдаются на других звездах. На это указало пятно, размеры которого превосходили Землю в 40 раз.