Первые данные, полученные недавно запущенным для изучения Солнца европейско-американским спутником «Solar Orbiter», уже преподнесли много сюрпризов, в том числе, выявив по всей поверхности нашей звезды миниатюрные солнечные вспышки, получившие название «костры».
«Это только первые снимки, и мы уже видим интересные новые явления. Мы не ожидали таких отличных результатов на первых этапах миссии. Десять научных инструментов на борту зонда дополняют друг друга, обеспечивая целостную картину Солнца и его окружения», – рассказывает Даниэль Мюллер, ученый проекта из Европейского космического агентства (ESA).
Космический аппарат «Solar Orbiter», запущенный 10 февраля 2020 года, несет на борту шесть приборов дистанционного зондирования, которые нацелены на Солнце и его окрестности, и четыре инструмента, контролирующих окружающую среду вокруг самого зонда. Сравнение данных от обоих наборов позволит ученым получить новое представление о солнечном ветре, который влияет на всю Солнечную систему.
Изображение поверхности Солнца в высоком разрешении, полученное 30 мая 2020 года инструментом EUI на борту космического аппарат «Solar Orbiter». Круг в левом нижнем углу характеризует сравнительный размер Земли. Стрелка указывает на один из костров на поверхности Солнца. Credit: Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL
Уникальным аспектом миссии «Solar Orbiter» является то, что к настоящему моменту ни один другой космический аппарат не получал снимки поверхности Солнца со столь близкого расстояния.
Новые явления на Солнце
Снимки миниатюрных солнечных вспышек, или «костров», входящие в первый набор изображений, получены с помощью инструмента Extreme Ultraviolet Imager (EUI) в ходе первого прохождения «Solar Orbiter» перигелия своей орбиты. В тот момент зонд находился на расстоянии всего 77 миллионов километров от нашей звезды, то есть примерно вдвое ближе Земли.
«На первый взгляд Солнце может выглядеть спокойным, но стоит взглянуть поближе, и мы видим эти «крошечные» вспышки везде, куда бы мы ни посмотрели», – говорит Дэвид Бергманс из Королевской обсерватории Бельгии, главный исследователь инструмента EUI, получающего изображения с высоким разрешением из нижних слоев солнечной атмосферы, известной как солнечная корона.
Инструмент EUI получил эти снимки 30 мая 2020 года на длине волны 17 нанометров, которая находится в крайней ультрафиолетовой области электромагнитного спектра. Они показывают верхнюю атмосферу Солнца (корону) с температурой около 1 миллиона градусов. Полный диск Солнца (вверху слева) снят с помощью телескопов Full Sun Imager (FSI) и HRIEUV. В момент съемки «Solar Orbiter» находился примерно на полпути между Землей и Солнцем. Это позволило EUI различить элементы в солнечной короне размером от 400 километров. Изображения показывают множество маленьких расширяющихся петель, извергающих яркие пятна, и темные нити. Стрелками отмечены всплески, получившие название «костры», которые могут способствовать высоким температурам солнечной короны и возникновению солнечного ветра. Credit: Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL
Ученые еще не знают, являются ли костры просто крошечными версиями больших вспышек, или они приводятся в действие различными механизмами. Однако уже существуют теории о том, что костры могут способствовать одному из самых загадочных солнечных явлений – нагреву короны.
Солнечная корона – это самый внешний слой солнечной атмосферы, который простирается на миллионы километров в космос. Его температура составляет более миллиона градусов по Цельсию, что на несколько порядков выше, чем у поверхности Солнца.
После многих десятилетий исследований физические механизмы, которые нагревают корону, все еще не до конца поняты, но их идентификация считается «Святым Граалем» физики Солнца.
Эти изображения нижней части солнечной атмосферы были получены с помощью тепловизора высокого разрешения, телескопа HRILYA, который является частью прибора Extreme Ultraviolet Imager (EUI) на космическом аппарате «Solar Orbiter». Эта часть нижней атмосферы Солнца имеет температуру от десяти тысяч до сотен тысяч градусов. Снимки показывают поверхность звезды в ультрафиолете на длине волны 121,6 нанометра, которую производит водород, самый распространенный химический элемент во Вселенной. Структура «сети», видимая на изображениях, характерна для хромосферы. Это важная переходная область в солнечной атмосфере, где электрически заряженный газ, известный как плазма, все больше доминирует над магнитным полем Солнца. Ячейки создаются конвективным движением плазмы, а отдельные яркие черты соответствуют следам магнитных структур, расположенных выше в короне. Credit: Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL.
Взгляд на обратную сторону Солнца
Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) – еще один передовой инструмент на борту «Solar Orbiter». Он производит измерения линий магнитного поля на поверхности Солнца с высоким разрешением. Он предназначен для мониторинга активных областей с особенно сильными магнитными полями, которые могут порождать солнечные вспышки.
Во время вспышек Солнце выпускает всплески частиц высокой энергии, которые усиливают солнечный ветер. Когда эти частицы взаимодействуют с магнитосферой Земли, они вызывают магнитные бури, которые могут нарушить телекоммуникационные и электрические сети.
Инструмент PHI, установленный на зонде «Solar Orbiter» измеряет магнитное поле вблизи поверхности Солнца и позволяет исследовать внутреннее пространство Солнца с помощью метода гелиосейсмологии. Представленные снимки показывает широту раскрываемой информации. Верхнее левое изображение получено 18 июня 2020 года. Оно показывает Солнце так, как оно выглядит невооруженным глазом. В настоящее время наша ближайшая звезда магнитно спокойна, а это означает, что видимых пятен нет. Нижнее левое изображение получено 28 мая 2020 года. Это магнитограмма, охватывающая квадрат с длиной одной стороны 200 тысяч километров. Видимые небольшие структуры представляют собой северные и южные магнитные области, некоторые из которых достигают нескольких тысяч километров. На нижнем правом изображении показана экстраполяция линий магнитного поля, исходящих из магнитных структур в верхнюю солнечную атмосферу. Правое верхнее изображение показывает видимое появление пятна на поверхности Солнца. Ячеистая структура характеризует конвекцию плазмы, которая происходит под видимой поверхностью Солнца. Credit: Solar Orbiter/PHI Team/ESA & NASA
«Сейчас с нашей стороны Солнца затишье, но поскольку орбита «Solar Orbiter» находится под другим углом относительно земной, мы фактически увидели одну активную область, которую нельзя было наблюдать с Земли. Кроме этого, нам никогда не удавалось измерить магнитное поле на «спине» Солнца», – сообщают авторы.
Поймать солнечный ветер
Среди прочего, на борту зонда установлены четыре инструмента, которые анализируют линии магнитного поля и солнечный ветер.
«Используя эту информацию, мы можем оценить, из какой точки Солнца вышла конкретная часть солнечного ветра, а затем использовать полный набор инструментов, предназначенных для выявления и понимания физических процессов, происходящих в различных регионах Солнца, которые приводят к образованию потока частиц», – добавил Кристофер Оуэн из Университетского колледжа Лондона (Великобритания), главный исследователь анализатора солнечного ветра.
Инструмент Metis на борту космического аппарата «Solar Orbiter» – это коронограф, который блокирует ослепительный свет от солнечной поверхности, позволяя увидеть более слабую внешнюю атмосферу Солнца, корону. Слева показаны первые изображения, полученные с его помощью 15 мая 2020 года как в видимом свете (зеленый) на длине волны 580-640 нанометров, так и в ультрафиолетовом диапазоне (красный) на длине волны 121,6 нанометра. Изображение в видимом свете четко показывает два ярких экваториальных участка и более слабые полярные области, что характерно для солнечной короны в период минимальной магнитной активности. Ультрафиолетовое изображение регистрирует излучение нейтральных атомов водорода в короне, и это первый в истории УФ-снимок расширенной солнечной короны. Изображения справа получены 21 июня 2020 года. В связи с близким проходом зонда пространственное разрешение этих изображений сопоставимо или лучше, чем у любого коронографа на Земле или в космосе. Лучшее разрешение в видимом свете может быть достигнуто только в течение нескольких минут естественного полного солнечного затмения. Credit: Solar Orbiter/Metis Team (ESA & NASA)
Что впереди?
«Solar Orbiter» начал грандиозное путешествие по внутренней Солнечной системе и приблизится к Солнцу менее чем через два года. В конечном итоге он достигнет 42 миллионов километров, что составляет почти четверть расстояния от Солнца до Земли.
Первые данные уже демонстрируют силу успешного сотрудничества космических агентств и полезность разнообразного набора изображений для раскрытия фундаментальных свойств нашей звезды.
Источник: in-space.ru
