Гелиофизики Национальной солнечной обсерватории США (NSO) на Мауи наблюдали сверхузкие яркие и темные полосы на фотосфере Солнца — впервые с такой высокой детализацией. Открытие, ставшее возможным благодаря беспрецедентному разрешению солнечного телескопа имени Дэниела К. Иноуэ, описано на страницах The Astrophysical Journal Letters.
Эти полосы на стенках солнечных конвективных ячеек (гранул) образуются в результате воздействия похожих на занавески слоев магнитных полей, которые колышутся, словно ткань на ветру. Прохождение света от горячих стенок гранул сквозь эти магнитные «занавесы» порождает чередующийся узор яркости и темноты, отражающий вариации в нижележащем магнитном поле. Если поле в «занавесе» слабее, чем в окружающей среде, оно кажется темным; если сильнее — ярким.
«В этой работе мы впервые исследуем мелкомасштабную структуру солнечной поверхности с беспрецедентным пространственным разрешением около 20 километров — это примерно длина острова Манхэттен. Эти полосы — отпечатки тонких вариаций магнитного поля», — говорит астрофизик Дэвид Куридзе из NSO.
Эти открытия не были ожидаемыми и стали возможны только благодаря уникальным возможностям солнечного телескопа «Иноуэ». Команда использовала инструмент VBI (Visible Broadband Imager) телескопа, работающий в G-диапазоне (430 нм) — части видимого спектра, особенно полезной для изучения Солнца, так как в нем заметнее области с сильной магнитной активностью.
Он позволяет ученым наблюдать фотосферу Солнца с впечатляющим пространственным разрешением лучше 0,03 угловых секунды (около 20 километров на поверхности светила). Это самое высокое разрешение, когда-либо достигнутое в солнечной астрономии. Для интерпретации наблюдений изображения сравнивали с передовыми симуляциями, воссоздающими физику поверхности Солнца.
Ученые пришли к выводу, что полосы — следствие тонких, но мощных магнитных флуктуаций, колебаний всего в сотни гауссов (сопоставимо с силой типичного магнита на холодильник), которые изменяют плотность и непрозрачность плазмы, смещая видимую поверхность всего на несколько километров. Эти смещения, известные как депрессии Вильсона, можно обнаружить только благодаря уникальной разрешающей способности 4-метрового главного зеркала телескопа «Иноуэ» — крупнейшего в мире.
«Магнетизм — фундаментальное явление во Вселенной, и подобные магнитные полосы также наблюдались у более далеких астрофизических объектов, например, в молекулярных облаках. Высокое разрешение телескопа „Иноуэ“ в сочетании с симуляциями позволяет нам лучше охарактеризовать поведение магнитных полей в широком астрофизическом контексте», — отмечает астроном Хан Уйтенбрук из NSO.
Изучение магнитной структуры солнечной поверхности крайне важно для понимания наиболее энергичных событий в внешней атмосфере Солнца — таких как вспышки, извержения и корональные выбросы массы — и, как следствие, для улучшения прогнозирования космической погоды, от которой мы, по мере технологического развития цивилизации, зависим все больше. Кроме того, это открытие станет первым шагом на пути к изучению магнитных структур в других астрофизических контекстах — и в масштабах, которые раньше считались недостижимыми с Земли.