Solar Orbiter простежив магнітний світчбек у сонячному вітрі до його джерела на Сонці

Європейське космічне агентство (ЄКА) повідомляє, що його космічний апарат Solar Orbiter простежив магнітний світчбек (switchback) — S-подібну складку магнітного поля, яку переносить сонячний вітер, — до місця, де він виник на Сонці. Результат отримано в статті під керівництвом Джессі Коберна (Jesse Coburn) з CNRS/LPP у Франції під назвою «On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind» («Про корональне походження магнітних світчбеків у сонячному вітрі»), яка тепер опублікована в журналі Nature Astronomy. За даними ЄКА, команда визначила джерело, проаналізувавши частинки, які апарат виявив усередині цієї структури.

Сонячний вітер — це постійний потік гарячого електрично зарядженого газу, або плазми, який виносить магнітне поле Сонця в Сонячну систему. Дорогою силові лінії можуть закручуватися, розриватися або загинатися назад. Світчбеки — одна з таких особливостей: їх часто реєстрували поблизу Сонця, але механізм їх утворення досі залишається предметом дискусій. ЄКА нагадує, що у 2022 році Solar Orbiter спостерігав один із них на відстані й підтвердив S-подібну форму, яку дослідники передбачали, але ніколи не бачили безпосередньо.

Цього разу апарат пройшов просто крізь світчбек. «Solar Orbiter пролетів крізь дуже великий світчбек», — каже Коберн, пояснюючи, що це дало змогу команді виміряти рідко спостережувані частинки, які несуть підказки про своє походження. У вимірюваннях аналізатора сонячного вітру Solar Wind Analyser (SWA), зроблених, коли Solar Orbiter перебував приблизно на півдорозі між Землею та Сонцем, дослідники виявили поєднання заряджених частинок кисню та вуглецю. ЄКА повідомляє, що така суміш могла утворитися лише всередині гарячих магнітних петель біля поверхні Сонця.

Коберн описує два основні пояснення того, як виникають світчбеки, а разом із ними й сонячний вітер. Склад частинок свідчить на користь першого — обмінне перез’єднання (interchange reconnection): відкриті силові лінії, вздовж яких речовина може виходити в космос, зустрічаються із замкненими петлями, що дугою повертаються до Сонця, і лінії розриваються та перез’єднуються, тож плазма, раніше замкнена в петлі, вивільняється назовні. Конкурентне пояснення спирається на хвилі та турбулентність. Співавторка дослідження Стефані Ярдлі (Stephanie Yardley) з Нортумбрійського університету (Велика Британія) каже, що команда бачить і їхні ознаки, але, ймовірно, лише після того, як світчбек віддалився від Сонця. На її думку, задіяні обидва процеси, і «вони просто діють на різних етапах життя світчбека».

Окрім даних про частинки, отриманих in situ, команда вивчила зображення сонячного диска та змоделювала магнітні поля Сонця й навколишнього простору. ЄКА повідомляє, що дослідники створили нову модель, щоб з’ясувати, звідки прийшла плазма, і пов’язали вимірювання Solar Orbiter з даними обсерваторії сонячної динаміки НАСА (Solar Dynamics Observatory), щоб визначити область-джерело. За даними ЄКА, робота також показує, що атмосфера Сонця залишає свій відбиток на частинках сонячного вітру, що може дати змогу науковцям відтворювати історію плазми, виміряної далеко від Сонця.