Астрономи нещодавно розкрили нове пояснення феномену рекордної температури зовнішніх шарів атмосфери Сонця, яка сягає приблизно 2 мільйонів градусів Цельсія. Це відкриття стало можливим завдяки космічному апарату NASA Parker Solar Probe, який зафіксував ознаки існування так званого «бар'єра гелікальності» в сонячній короні. Це відкриття проливає світло на одну з найбільших астрономічних загадок: чому зовнішні шари атмосфери Сонця значно гарячіші за його поверхню, хоч і знаходяться на відстані від енергетичного ядра зірки.

Задача: чому сонячна корона гарячіша за фотосферу?

Проблема «коронального нагріву», як називають це явище, була відома ще з 1939 року, і вчені намагалися знайти пояснення, чому температура сонячної корони набагато вища за температуру фотосфери. Температура фотосфери Сонця, яка є його видимою поверхнею, складає близько 5 500 °C. Але температура корони, яка є зовнішнім шаром атмосфери Сонця, може досягати мільйонів градусів. Цей контраст температур є великою науковою загадкою, оскільки чим далі від енергетичного ядра Сонця, тим менше енергії повинно надходити в зовнішні шари, а значить, вони повинні бути холоднішими, а не гарячішими.

З моменту відкриття цієї аномалії були запропоновані різні теорії. Одна з них передбачала, що турбулентність плазми може бути причиною такого нагрівання. Інша теорія вказувала на магнітні хвилі, які могли б передавати енергію в корону. Однак жодна з цих теорій не могла в повній мірі пояснити це явище.

Нова теорія: «бар'єр гелікальності»

Не так давно вчені запропонували нову концепцію, яка може об'єднати два механізми нагрівання турбулентність і магнітні хвилі. Вони назвали це явище «бар'єром гелікальності». Цей бар'єр змінює розсіювання турбулентності та направляє енергію на створення іонно-циклічних хвиль, які, в свою чергу, сприяють значному підвищенню температури в короні.

Доктор Ромен Мейранд, один із авторів відкриття, пояснив, що «бар'єр гелікальності» можна уявити як дамбу, яка перекриває потік енергії та перенаправляє її у потрібний канал. Це відкриття є дуже важливим, оскільки воно дозволяє з'єднати дві попередні теорії та забезпечує більш повне пояснення механізму коронального нагріву.

Як це вдалося виміряти?

Для отримання цих результатів космічний апарат NASA Parker Solar Probe здійснив своє 24-те максимальне зближення з Сонцем у червні 2025 року. Під час цього зближення зонд досяг рекордної швидкості 692 000 км/год. Це дозволило апарату зібрати детальні дані про магнітне поле Сонця та особливості його плазми.

Аналіз коливань магнітного поля, яке фіксував зонд, показав, що умови для формування «бар'єра гелікальності» часто виникають саме в тому регіоні, де Сонце найбільше віддає енергію в космос. Магнітні коливання, зафіксовані під час дослідження, збігаються з теоретичними прогнозами для сценаріїв, які передбачають наявність цього бар'єра.

Важливість відкриття для науки

Це відкриття має велике значення для розуміння фізики плазми та процесів, що відбуваються в зовнішніх шарах Сонця. Воно не тільки допомагає пояснити температурні контрасти в короні, але й сприяє кращому розумінню змінності сонячного вітру, який впливає на Землю.

Доктор Крістофер Чен з Університету Квін Мері в Лондоні зазначає, що це відкриття допоможе не лише вченим, але й практикам, які займаються прогнозуванням космічної погоди. Адже точніші прогнози поведінки сонячного вітру та сонячної активності можуть допомогти захистити наші технології, зокрема супутники та інші космічні апарати, від шкідливих впливів космічних явищ.

Перспективи для майбутніх досліджень

Це відкриття відкриває нові можливості для подальших досліджень Сонця та інших зірок. Технології, що використовуються для вивчення Сонця, стають дедалі більш точними та потужними, що дозволяє вченим краще розуміти не лише наші зоряні системи, а й глибші механізми, які лежать в основі еволюції зірок в цілому.

Враховуючи постійний розвиток астрономічних спостережень та космічних місій, ми можемо очікувати на нові захоплюючі відкриття в майбутньому, які ще більше розширять наші знання про Сонце та інші космічні об'єкти.