Секрет солнечных вспышек раскрыт: это не взрыв, но энергии хватит, чтобы накрыть Землю

Солнечные вспышки — одни из самых захватывающих и в то же время опасных явлений, происходящих на Солнце. Они могут влиять на связь, спутники и даже энергосистемы на Земле, а потому их природа изучается особенно тщательно. Новое исследование ученых из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка внесло важные коррективы в представление о механизме этих вспышек. Об этом сообщает журнал Astronomy & Astrophysics.

Открытие "магнитных лавин"

Команда под руководством Прадипа Читты использовала данные, собранные космическим аппаратом ESA Solar Orbiter, чтобы наблюдать процесс формирования мощной солнечной вспышки.

"Традиционная модель, используемая для описания образования солнечных вспышек, неточна, и их лучше рассматривать как результат миниатюрных магнитных лавин", — отмечают авторы исследования.

Ранее считалось, что энергия вспышки высвобождается в момент пересоединения растянутых магнитных линий в так называемом "токовом слое". Однако новые наблюдения показывают, что процесс гораздо сложнее: вспышка возникает не внезапно, а как результат каскадной цепочки мелких магнитных разрывов внутри основного жгута плазмы. Подобные процессы наблюдались и при солнечных бурях, влияющих на орбитальные спутники, что подтверждает масштабность явления.

Как происходило наблюдение

30 сентября 2024 года аппарат Solar Orbiter зафиксировал участок солнечной поверхности, где впоследствии произошла вспышка. Первые признаки активности появились за полчаса до события.

"Высокоразрешающий микроскоп телескопа EUI на борту орбитального аппарата зафиксировал непрерывные слабые события магнитного пересоединения в этой конкретной части солнечной короны", — говорится в публикации.

Камера вела съёмку с интервалом всего в две секунды. За это время фиксировались тонкие плазменные нити — так называемые "канаты", которые постоянно скручивались и расплетались. При этом прибор STIX, регистрирующий жёсткое рентгеновское излучение, не обнаружил высокоэнергетических частиц, что означало: основная вспышка ещё не началась.

Механизм лавины

Со временем в магнитных нитях начала накапливаться энергия. Учёные назвали этот процесс "самоорганизующейся критичностью" — состоянием, при котором система становится готовой к лавинной реакции.

"В качестве аналогии представьте себе кучу песка. Вы можете наращивать песчинку за песчинкой, пока одна не вызовет обрушение всей конструкции", — поясняют авторы статьи.

В результате именно один малозаметный разрыв внутри жгута запускает цепную реакцию пересоединений, которая приводит к выбросу огромного количества энергии — и формированию солнечной вспышки. Таким образом, вспышка — не одиночный импульс, а результат взаимодействия множества микрособытий в магнитной структуре Солнца.

Светящийся "дождь" и загадка плазмы

После начала вспышки аппарату удалось зафиксировать необычное явление — плазменные сгустки, напоминающие дождевые капли.

"Во время вспышки на поверхности Солнца образовались змеевидные линии — ленты вспышки. По ним двигались сверхъяркие точки, похожие на капли света", — сообщают исследователи.

Каждая такая "капля" длилась всего несколько секунд и имела размер в сотни километров, находясь на грани возможностей телескопа. Учёные пришли к выводу, что это не реальные сгустки вещества, а зоны удара высокоэнергетических частиц о солнечную поверхность. При столкновении они создают вспышки тепла и света, формируя иллюзию светящегося дождя. Похожие процессы ранее фиксировались во время затмений и наблюдений за активностью звёзд, что помогает лучше понять динамику плазмы.

Что ждёт исследователей дальше

Даже при высоком разрешении Solar Orbiter способен различать структуры только в масштабах сотен километров. Для детального понимания процессов на Солнце нужны новые наблюдения и инструменты с ещё большей точностью.

"Необходимо больше данных, чтобы действительно отследить, как циклы разрыва и повторного соединения вызывают лавинный процесс", — отмечают авторы исследования.

Наблюдения ESA Solar Orbiter стали очередным шагом к пониманию того, как работает наш звёздный сосед. Каждое новое открытие помогает не только приблизиться к разгадке природы солнечных вспышек, но и повысить безопасность технологий и жизни на Земле.