ИИ раскрывает трёхмерные секреты магнитного поля Солнца

Исследователи из Института астрономии Гавайского университета (IfA) представили новый инструмент на основе искусственного интеллекта, способный с беспрецедентной точностью строить трёхмерные карты магнитного поля Солнца. Эта разработка поможет лучше понять природу солнечных вспышек и корональных выбросов массы, влияющих на космическую погоду и земные технологии.

Магнитное поле Солнца управляет мощными взрывными событиями, которые могут нарушать работу спутников, энергосистем и систем связи на Земле. Однако его крайне сложно измерить. Существующие инструменты показывают наклон поля, но не его направление (на наблюдателя или от него), подобно тому как, глядя на верёвку сбоку, невозможно определить, какой её конец ближе. Дополнительную сложность создаёт многослойность солнечной атмосферы, из-за которой трудно определить высоту каждой магнитной структуры.

Гибридное изображение коронального выброса массы и хромосферы Солнца. Автор: SOHO—ESA & NASA

Чтобы решить эти проблемы, команда учёных совместно с Национальной солнечной обсерваторией создала машинное обучение, которое объединяет реальные данные с фундаментальными законами физики. Их алгоритм, названный Haleakalā Disambiguation Decoder, опирается на простое правило: магнитные поля образуют петли и не имеют начала или конца. Исходя из этого, ИИ может определить истинное направление поля и оценить высоту каждого слоя.

Первое изображение солнечного пятна, полученное Солнечным телескопом имени Дэниела К. Иноуэ. Автор: NSO/AURA/NSF

«Солнце — самый мощный источник космической погоды, который может влиять на повседневную жизнь на Земле, особенно сейчас, когда мы так сильно зависим от технологий, — пояснил ведущий автор работы, постдокторант IfA Кай Ян. — Это новая методика помогает нам понять, что запускает эти события, и улучшает прогнозы космической погоды, давая нам более ранние предупреждения для защиты систем, которые мы используем каждый день».

Метод успешно протестирован на детальных компьютерных моделях Солнца, включая спокойные области, активные регионы и солнечные пятна. Его точность особенно важна для интерпретации данных с высоким разрешением от Солнечного телескопа имени Дэниела К. Иноуэ на Халеакале.

С этими достижениями учёные смогут точнее видеть магнитный ландшафт Солнца и улучшать прогнозы солнечной активности. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Интересный факт: Солнечный телескоп имени Дэниела К. Иноуэ, данные которого обрабатывает новый алгоритм, является крупнейшим в мире солнечным телескопом с апертурой 4 метра. Он способен различать на поверхности Солнца детали размером всего около 30 километров, что сравнимо с возможностью увидеть монету в несколько рублей с расстояния в 100 километров.