Удивительно разные: магнитные острова, резкие развороты и невероятно сильное вращение - даже первые данные космического зонда NASA «Parker Solar Probe» меняют распространенные представления о непосредственной близости от нашего Солнца. Данные измерений первых трех «погружений» через солнечную корону показывают гораздо более сложную, динамичную солнечную атмосферу, чем предполагалось ранее, и раскрывают совершенно новые явления.
Миллион градусов жары, наполненная высокоэнергетическим излучением и источником чрезвычайно ускоренных потоков частиц: солнечная корона - среда столь же экстремальная, сколь и загадочная. Потому что почему она такая горячая и какие процессы в ней происходят, пока неизвестно. Но с лета 2018 года Parker Solar Probe оказался ближе к короне, чем любой другой автомобиль. На эксцентрических орбитах он неоднократно погружается в корону и постепенно приближается к Солнцу - до девяти солнечных радиусов.
Новая, неожиданная сторона солнца
Теперь исследователи оценили данные первых трех близких облетов солнечного зонда - и получили удивительные результаты. «Даже эти первые данные с зонда «Паркер» показывают нашу звезду с совершенно новой, неожиданной стороны», - говорит администратор НАСА Томас Цурбухен. Потому что околосолнечная среда гораздо более структурирована и сложна, чем считалось ранее, и солнечный ветер ведет себя там по-другому.
Новым открытиям исследователи обязаны не только небольшому расстоянию между зондом Паркер и Солнцем. Космический корабль также адаптировал скорость своего полета к вращению Солнца во время его близкого пролета таким образом, что он был практически неподвижен относительно его поверхности. Это позволило ей впервые зафиксировать то, что происходит в короне и на поверхности Солнца без возмущающего влияния вращения Солнца, и, таким образом, получить совершенно новое понимание.
Всплески в потоке частиц
Удивительным явлением являются «обратные повороты»: кратковременные резкие изгибы потоков частиц солнечного ветра, почти направленные обратно к солнцу. Приборы Parker Solare Probe зафиксировали это как резкое изменение направления электрических и магнитных полей, проходящих через зонд, а затем снова исчезающих.
«Мы думали, что волны солнечного ветра станут сильнее ближе к солнцу, но мы не ожидали, что они образуют такие когерентные пики», - говорит Джастин Каспер из Мичиганского университета. Пока неизвестно, как эти изгибы образуются в солнечном ветре. Однако исследователи подозревают, что магнитные поля потоков частиц изменяются вырывающимися в космос плазменными структурами.
Удивительно большие силы сдвига
Еще одним сюрпризом является ориентация солнечного ветра вблизи Солнца. Измеренный близко к Земле, он выглядит как поток высокоэнергетических частиц, исходящих относительно равномерно и радиально от Солнца. Однако вблизи Солнца все обстоит совсем по-другому, как теперь показывают измерения зонда Паркер. Там потоки частиц увлекаются вращением солнца - подобно мячу, слетающему с вращающейся карусели.
Данные измерений показывают, что эта зона совместного вращения солнечного ветра начинается на расстоянии 32 миллионов километров от Солнца - и, таким образом, намного дальше, чем предполагалось ранее. При этом скорость этого сдвигового движения оказалась намного выше, чем предполагали исследователи.«Огромный вращательный поток солнечного ветра стал настоящим сюрпризом», - говорит Каспер. «Скорости, которые мы уже наблюдаем в этих первых нескольких пролетах, почти в 10 раз выше, чем предсказывали модели».
Магнитные острова
Совершенно новое явление было выявлено по данным бортового прибора WISPR, состоящего из двух специальных телескопов. С их помощью исследователям удалось зафиксировать явление, которое ранее постулировалось только теоретически: образование магнитных островов в короне. «Это совокупность автономных силовых линий примерно эллиптической формы», - объясняют Рассел Ховард из Исследовательской лаборатории ВМС США и его коллеги.
Согласно теории, эти округлые плазменные образования создаются, когда силовые линии магнитного поля вырываются из своего окружения во время солнечных вспышек, а затем снова соединяются друг с другом. В некоторых случаях они затем образуют такие автономные «острова». Солнечный зонд впервые доказал, что эти магнитные острова действительно существуют.
Смещенная пыль
Данные также показали кое-что еще: в то время как межпланетное пространство внутри Солнечной системы обычно заполнено бесчисленными частицами пыли, эта пыль, кажется, истончается в непосредственной близости от Солнца. Уже на расстоянии около одиннадцати миллионов километров от Солнца телескопы WISPR зафиксировали постепенное уменьшение плотности пыли. Это истончение продолжалось дальше к солнцу.
По словам исследователей, это может быть первым признаком давно предсказанной свободной от пыли зоны вокруг Солнца. Согласно моделям, пыль вытесняется туда солнечным ветром и магнитными полями из окрестностей Солнца. Однако более ранние наблюдения пока не смогли ни подтвердить, ни опровергнуть это. Теперь солнечный зонд Parker впервые предоставляет доказательства этого. «Теперь мы впервые видим, что на самом деле происходит с пылью около Солнца», - говорит Ховард.
Только начало
В целом, первые три пролета солнечного зонда принесли совершенно новые сведения о нашей родной звезде - и это только начало. Потому что в течение следующих 21 витков космический зонд подойдет к Солнцу гораздо ближе, чем раньше. Поэтому ученые из всех команд надеются, что солнечный зонд Parker предоставит им еще более подробные и далеко идущие сведения об экстремальном мире солнечной короны в ближайшем будущем.
«Солнце - единственная звезда, которую мы можем изучать с близкого расстояния», - говорит астрофизик НАСА Никола Фокс. «Таким образом, получение данных непосредственно из источника революционизирует не только наши представления о нашей родной звезде, но и о звездах во всей Вселенной. Наш маленький зонд храбро продолжает пробиваться сквозь суровые условия, чтобы доставить нам еще больше удивительных и захватывающих данных.“