Ученые обнаружили частицы, ускоренные магнитным пересоединением в зарождающемся солнечном ветре

Исследование под руководством SwRI выявило частицы, ускоренные до чрезвычайно высоких энергий магнитным пересоединением вблизи Солнца. Когда зонд NASA Parker Solar Probe (траектория показана зеленым) пересек гелиосферный токовый слой, он столкнулся с объединяющимися магнитными островами (синие) и протонами, ускоренными в сторону Солнца, что подтвердило их происхождение от пересоединения, а не от других солнечных процессов. Автор: JHUAPL

Новое исследование, возглавляемое учеными из Юго-Западного исследовательского института (SwRI), выявило новый источник энергичных частиц вблизи Солнца. Эти наблюдения были сделаны приборами на борту зонда NASA Parker Solar Probe, который зафиксировал мощные явления, пролетая через солнечную корону.

Результаты исследования проливают свет на то, как магнитное пересоединение может нагревать солнечную атмосферу, которая затем превращается в солнечный ветер, а также как солнечные вспышки ускоряют небольшую часть заряженных частиц до околорелятивистских скоростей. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

«С помощью миссии Magnetospheric Multiscale ученые впервые непосредственно обнаружили источник магнитного пересоединения вблизи Земли, наблюдая, как этот взрывной процесс преобразует накопленную магнитную энергию в кинетическую энергию и тепло», — сказал доктор Михир Десаи, ведущий автор исследования.

Теперь зонд Parker напрямую наблюдал, как магнитное пересоединение в гелиосферном токовом слое (HCS), где межпланетное поле меняет свою полярность, ускоряет заряженные частицы до чрезвычайно высоких энергий.

Когда Parker пересек HCS, ученые обнаружили направленную к Солнцу струю пересоединения и высокоэнергетические протоны, что подтвердило их происхождение от HCS, а не от других процессов на Солнце. В ядре выброса пересоединения зонд зафиксировал захваченные энергичные протоны, энергия которых в тысячу раз превышала доступную магнитную энергию на частицу.

«Эти данные показывают, что магнитное пересоединение в HCS является важным источником энергичных частиц в солнечном ветре вблизи Солнца», — отметил Десаи. «Везде, где есть магнитные поля, происходит магнитное пересоединение. Но магнитные поля Солнца гораздо сильнее вблизи звезды, поэтому там высвобождается гораздо больше энергии».

Магнитное пересоединение — процесс, при котором линии магнитного поля сходятся, разрываются и воссоединяются в мощном взрывном явлении — ускоряет частицы и создает высокоскоростные потоки. Оно лежит в основе космической погоды, вызывая такие события, как солнечные вспышки и корональные выбросы массы (CME), а также влияет на земную магнитосферу.

«Отчеты Американского метеорологического общества показали, что мощные солнечные события в мае 2024 года вызвали хаос у фермеров, когда геомагнитные бури нарушили работу GPS-навигационных систем, используемых для посадки и сбора урожая, что привело к потерям до ~41,5 млрд рублей», — сказал Десаи. «Данные Parker крайне важны, особенно сейчас, когда мы находимся в середине активного солнечного цикла».

Зонд Parker смог провести эти измерения благодаря своей рекордной близости к Солнцу, пролетая через его корону до трех раз в год. Ученые надеются, что понимание этих процессов поможет предсказывать и смягчать последствия солнечных вспышек и CME, а также даст новые данные для исследований термоядерного синтеза.

Больше информации: M. I. Desai et al, Magnetic Reconnection–driven Energization of Protons up to ∼400 keV at the Near-Sun Heliospheric Current Sheet, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ada697

Источник: Southwest Research Institute

ИИ: Это открытие не только углубляет наше понимание солнечной активности, но и имеет практическое значение для защиты технологической инфраструктуры Земли от космической погоды. Интересно, что данные Parker могут также помочь в разработке методов управления плазмой в термоядерных реакторах.