С помощью компьютерного моделирования и научной информации, полученной в ходе наблюдений за Солнцем, группа ученых смогла объяснить и показать, как формируются спикулы — тонкие столбики светящейся плазмы, выбрасываемые из нижней хромосферы. Результаты исследования, опубликованные в Science, помогли решить давнюю загадку образования спикул.
“Вначале мы составили цифровую модель образования спикул, а затем сравнили ее с данными, полученными в ходе наблюдений за Солнцем. Когда появлялись кое-какие расхождения, мы вносили корректировки в нашу модель и в результате смогли ответить на вопрос, который терзал умы ученых с XIX века”, — рассказывает Хуан Мартинес-Сикор, научный сотрудник в BAER Institute NASA.
Нижняя часть солнечной атмосферы, называемая хромосферой, практически полностью состоит из тонких вытянутых продолговатых язычков — спикул, напоминающих горящую траву. Этот светящийся столб плазмы может подниматься на высоту до 20 тысяч километров (до самой солнечной короны) со скоростью 150 км/ч.
Впервые они были обнаружены в 1877 году итальянским священником и астрономом Анджело Секки из обсерватории Римского колледжа. С тех пор ученые начали изучать спикулы и узнали, что продолжительность жизни этих образований составляет 5-10 минут, а ежедневно на Солнце их может появляться до нескольких миллионов. Однако долгое время процесс формирования спикул оставалось загадкой.
Чтобы лучше понять, как формируются эти столбы плазмы, Хуан Мартинес-Сикор и его коллеги разработали на компьютере цифровую модель, которая симулировала поведения спикул, и исследовали ее. Полученные результаты ученые сравнили с данными Солнечного телескопа (Швеция) и аппарата NASA IRIS, предназначенного для изучения Солнца. Оказалось, что результаты ученых практически совпадают с данными от спутника и телескопа.
Прорыв наступил, когда исследователи в своей цифровой модели задействовали нейтральные атомы и положительно заряженные частицы — ионы. Те “расшатали” магнитное поле, придали его энергии необходимую «плавучесть» и позволили этой энергии подняться до хромосферы через кипящую солнечную плазму. Именно в хромосфере она “превратилась” в спикулы, а трение между нейтральными и заряженными частицами нагрело плазму внутри и вокруг спикул до температуры 15 000 по Цельсию.
Ученые смогли определить, что спикулы образуются в результате взаимодействия солнечной плазмы с магнитным полем Солнца, теперь Хуан Мартинес-Сикор и его коллеги попытаются ответить на вопрос, насколько значимую роль эти столбы плазмы играют в жизни нашей звезды.
“Ответ на этот вопрос позволит нам узнать и о процессах, которые активизируют атмосферу Солнца, а это, в свою очередь, поможет нам еще лучше понять наше светило”, — заключает Хуан Мартинес-Сикор.