Солнечная корона, обладающая температурой значительно выше, чем у поверхности Солнца, представляет собой парадокс, который ученые пытаются разгадать на протяжении многих лет.
Однако дело не только в температурных различиях. Астрофизики заметили, до каких потрясающих скоростей разгоняется постоянный поток плазмы и магнитных полей от Солнца — солнечный ветер. Предполагается, что ключевую роль в этих процессах играет турбулентная диссипация — преобразование механической энергии в тепло. Тем не менее, в околозвёздном пространстве, где плазма фактически не имеет возможности сталкиваться, точные механизмы этой диссипации остаются загадкой.
В новом исследовании ученые решили изучить данные зонда Parker Solar Probe НАСА, который стал первым космическим аппаратом, пролетевшим ближе всего к Солнцу — фактически через солнечную атмосферу. Эта уникальная близость предоставила исследователям возможность впервые непосредственно исследовать экстремальные условия нашей звезды и собрать критически важную информацию для раскрытия её тайн.
Анализируя данные зонда, специалисты получили убедительные доказательства того, что характер турбулентной диссипации влияет на так называемый «барьер спиральности». Этот эффект, ранее описанный только теоретически, создает препятствие для турбулентного каскада энергии в малых масштабах, существенно изменяя механизм нагрева солнечной плазмы.
Автор исследования, аспирант Лондонского университета королевы Марии Джек Макинтайр, прокомментировал результаты: «Подтвердив существование барьера спиральности, мы можем объяснить ранее неразрешимые свойства солнечного ветра, включая тот факт, что его протоны обычно имеют более высокую температуру, чем электроны. Эти выводы могут оказать значительное влияние на астрофизику в целом».
Исследовательская команда также установила определенные условия, при которых формируется барьер спиральности. Они выяснили, что он достигает полного развития, когда напряженность магнитного поля превышает давление в плазме и становится всё более выраженным, когда увеличивается дисбаланс между плазменными волнами, которые создают турбулентность. Важно отметить, что такие условия часто встречаются в солнечном ветре рядом с Солнцем, где в настоящее время работает Parker Solar Probe, что предполагает, что эффект барьера спиральности должен быть широко распространён.
Значение этого открытия выходит за пределы нашей звезды, поскольку многие горячие, разреженные астрофизические плазмы во Вселенной также не подвергаются столкновениям. Понимание того, как энергия преобразуется в этих средах в тепло, имеет обширные последствия для астрофизики. Солнечный ветер стал уникальной естественной лабораторией для изучения этих сложных процессов.
Фото: hi-tech.mail.ru