Репортаж от Wedoany，При прохождении через гелиосферный токовый слой (heliospheric current sheet) вблизи перигелия зонд NASA Parker Solar Probe зафиксировал высокоэнергетические протоны, энергия которых значительно превышает предсказания существующих моделей. Под руководством Михаира Десая (Mihir Desai) из Юго-Западного исследовательского института (Southwest Research Institute) в сотрудничестве с Джеймсом Дрейком (James Drake), Марком Свисдаком (Marc Swisdak) и Чжиюй Инь (Zhiyu Yin) из Института электроники и прикладной физики (Institute for Research in Electronics and Applied Physics) Мэрилендского университета (University of Maryland) было подтверждено, что слияние магнитных островов в процессе магнитного пересоединения является механизмом ускорения. Соответствующий анализ опубликован в журнале The Astrophysical Journal Letters. Энергия обнаруженных протонов примерно в тысячу раз превышает доступную магнитную энергию на частицу, предсказанную существующими моделями.
Гелиосферный токовый слой представляет собой огромную искривлённую поверхность в солнечном ветре, где магнитное поле Солнца меняет полярность. При прохождении через этот слой вблизи перигелия зонд Parker погрузился в корону, где токовый слой оказался уже и структурно сложнее, чем наблюдаемый вблизи Земли в солнечном ветре. В области шлейфа ниже по потоку от события магнитного пересоединения силовые линии магнитного поля разрываются и пересоединяются, высвобождая энергию, которая распределяется в окружающей плазме. Parker зафиксировал захваченные протоны с энергией до примерно 400 кэВ, которые удерживаются внутри структур магнитных островов, образующихся в шлейфе магнитного пересоединения. Процесс слияния магнитных островов — когда эти замкнутые магнитные силовые линии взаимодействуют и объединяются — по-видимому, является механизмом, ускоряющим протоны до наблюдаемых энергий.
Разница в тысячу раз между предсказаниями модели и измерениями Parker составляет ключ к интерпретации. Магнитное пересоединение как механизм ускорения частиц не является новой концепцией; теоретически этот процесс способствует ускорению заряженных частиц в ряде астрофизических сред. Однако ранее не предполагалось, что повышение энергии в околосолнечном шлейфе пересоединения может достигать такого уровня через слияние магнитных островов.
Существующие модели солнечных энергичных частиц (solar energetic particles) обычно приписывают наиболее высокоэнергетические события крупномасштабным ударным волнам, таким как фронты ударных волн, вызванные корональными выбросами массы (coronal mass ejections), и ударные волны, образующиеся в областях коротирующего взаимодействия (co-rotating interaction regions). Пересоединение в токовом слое, в лучшем случае, рассматривалось как второстепенный фактор, способный генерировать частицы средней энергии. Данные измерений Parker показывают, что эту картину необходимо скорректировать: протоны, генерируемые механизмом слияния магнитных островов, обладают энергией, достаточной для того, чтобы поставить под сомнение границу между ускорением при пересоединении и ударными волнами.
Это открытие также даёт новые ключи к разгадке проблемы нагрева короны. Температура короны может достигать миллионов градусов Цельсия, в то время как фотосфера имеет температуру около 5500°C, и источник энергии, поддерживающий этот градиент, до конца не определён. Если пересоединение в токовом слое генерирует частицы с энергией, измеренной Parker, то оно также передаёт энергию окружающей плазме, возможно, с более высокой скоростью, чем предполагают модели. Энергия, поступающая в ускорение частиц через слияние магнитных островов, неизбежно берётся из магнитного поля, и её отслеживание может дополнительно ограничить степень вклада пересоединения в общий нагрев короны.
Зонд Parker Solar Probe совершил уже более двадцати прохождений перигелия. Прохождение гелиосферного токового слоя, предоставившее данные для этого исследования, может повторяться, и команда сможет искать признаки магнитных островов в большем количестве событий и проверять, является ли наблюдаемая энергия частиц устойчивой характеристикой. Европейский зонд Solar Orbiter Европейского космического агентства (European Space Agency, ESA) предоставляет дополнительные измерения на несколько большем расстоянии, и сравнение одних и тех же групп частиц двумя космическими аппаратами поможет определить вклад характеристик вблизи источника и изменений в промежуточном солнечном ветре.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
