28 апреля 2021 года космический аппарат NASA под названием «Parker Solar Probe» совершил историческое событие – впервые приблизился к Солнцу. В ходе этого маневра он пересек верхние слои солнечной атмосферы, известные как корона, и провел измерения магнитных полей и частиц. Этот прорыв имеет огромное значение для исследований Солнца, открывая возможности для получения ценных данных о нашей ближайшей звезде и ее воздействии на окружающую среду.
«Сближение с Солнцем – это выдающееся достижение и поистине впечатляющий подвиг. Оно не только расширяет наше понимание эволюции Солнца, но и дает важные сведения о характеристиках множества звезд во Вселенной», – отметил Томас Зурбухен, помощник администратора Управления научных миссий NASA в Вашингтоне (США).
Аппарат «Parker Solar Probe», предназначенный для изучения Солнца, был отправлен в космос в 2018 году. Постепенно сокращая расстояние до звезды, космический аппарат делает открытия, которые были невозможны для предыдущих миссий.
В частности, в 2019 году зонд выявил наличие магнитных зигзагообразных структур солнечного ветра в окрестностях Солнца. Однако механизм их формирования и место возникновения оставались неизвестными. С тех пор «Parker Solar Probe» приблизился к звезде на расстояние, позволяющее определить источник этих структур – «магнитные воронки», расположенные на поверхности Солнца.
«Наблюдаемые данные о магнитном поле, солнечном ветре и изображениях, полученных «Parker Solar Probe», демонстрируют его присутствие в короне» – так объяснил Нур Рауафи, член исследовательской группы из Лаборатории прикладной физики им. Джонса Хопкинса (США).
Ближе, чем когда-либо прежде
В отличие от нашей планеты, у Солнца отсутствует твердая оболочка. Вместо этого оно обладает перегретой атмосферой, состоящей из солнечной материи, удерживаемой гравитацией и магнитными полями. По мере увеличения температуры и давления эта материя отталкивается от звезды до тех пор, пока силы гравитации и магнетизма не ослабнут настолько, что больше не смогут ее удержать.
Граница, именуемая критической поверхностью Альфвена, определяет переход от солнечной атмосферы к солнечному ветру. Материя, способная преодолеть эту границу, формирует солнечный ветер, который уносит с собой магнитное поле звезды.
Ранее ученые не располагали точными сведениями о местоположении критической поверхности Альфвена. На основе анализа дистанционных изображений короны предполагалось, что она находится на расстоянии от 10 до 20 солнечных радиусов от центра звезды. За последние три года траектория «Parker Solar Probe» постепенно приближала его к этой точке, и в ходе последних пролетов космический аппарат постоянно оказывался ближе верхней границы.
«Во время восьмого сближения с Солнцем на расстоянии 18,8 солнечных радиусов от поверхности звезды зонд зафиксировал специфические магнитные условия и поведение частиц, которые однозначно указывают на то, что он впервые пересек критическую поверхность Альфвена и проник в солнечную атмосферу», – заявил Джастин Каспер из Мичиганского университета (США), представивший результаты исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters.
В ходе восьмого облета «Parker Solar Probe» неоднократно пересекал корону Солнца, возвращаясь обратно. Этот факт свидетельствует о том, что критическая поверхность Альфвена не имеет сферической формы, а характеризуется наличием выступов и углублений. Изучение взаимосвязи между формой этой поверхности и солнечной активностью позволит лучше понять воздействие этих явлений на атмосферу звезды и ее солнечном ветре.
Глаз Бури
На определенном этапе приближения зонда «Parker Solar Probe» к Солнцу, на расстояние около 15 солнечных радиусов, он пересекал псевдо-потоки – масштабные структуры, возвышающиеся над звездой и видимые с Земли во время полных солнечных затмений.
Прохождение через псевдо-потоки можно сравнить с нахождением в центре мощной бури. Внутри этих структур наблюдается относительно спокойная обстановка, а скорость движения частиц значительно ниже – это резкий контраст по сравнению с условиями, которые зонд обычно испытывает в солнечном ветре.
«Впервые космический аппарат «Parker Solar Probe» достиг области с достаточно мощными магнитными полями, чтобы определять траекторию движения частиц. Этот факт стал убедительным подтверждением того, что зонд пересек критическую поверхность Альфвена и проник в солнечную атмосферу», – отметил Джастин Каспер.
Первое погружение в корону, которое заняло лишь несколько часов, является частью запланированной программы исследований. Аппарат продолжит свое движение по спирали, постепенно сближаясь с Солнцем до достижения отметки в 8,86 солнечных радиусов (что составляет приблизительно 6,16 миллиона километров) от его поверхности.
