Международная группа исследователей под руководством Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) обнаружила над внешне спокойными участками Солнца неожиданно сложную сеть магнитных структур. Наблюдения вела солнечная обсерватория Sunrise-III, которая в 2024 году поднялась высоко в стратосферу Земли на воздушном шаре, сообщает ScienceDaily. Учёные выявили запутанные нитевидные магнитные образования, которые прежде было трудно разглядеть.
Полученные данные показывают, что даже кажущиеся тихими области Солнца содержат разветвлённые магнитные структуры. Они также дают новые подсказки о том, как энергия поднимается вверх через солнечную атмосферу и участвует в её нагреве. Обсерватория зафиксировала множество тонких вытянутых магнитных структур, вплетённых в более крупную сеть магнитных полей над спокойным участком Солнца.
Эта сеть, называемая магнитным навесом, проходит через хромосферу — слой солнечной атмосферы над видимой поверхностью звезды. Навес возникает, когда магнитные поля, сосредоточенные у поверхности (в фотосфере), расходятся и выгибаются вверх в хромосферу. Однако вместо относительно гладкой и равномерно расширяющейся структуры новые наблюдения выявили в навесе множество узких нитевидных элементов.
Чтобы разобраться, как формируются эти структуры, исследователи применили компьютерное моделирование, которое успешно воспроизвело картину, зафиксированную Sunrise-III. Результаты указывают на то, что движения на солнечной поверхности закручивают силовые линии магнитного поля, создавая сложные структуры, наблюдаемые выше в атмосфере. Кроме того, обсерватория изучила ещё один спокойный участок у края солнечного диска и измерила там магнитные поля в спикулах — узких струях солнечного вещества, поднимающихся от поверхности. Эти наблюдения показали, как распределение магнитных полей меняется с высотой над видимым краем Солнца.
Хотя Солнце постоянно активно, на большей части его поверхности нет заметных образований вроде солнечных пятен. Такие относительно спокойные зоны учёные называют «тихими»; они покрывают основную часть звезды и особенно важны для понимания её поведения. При этом «тихие» не значит магнитно неактивные: магнитные поля здесь в целом слабее, чем в более активных областях, а их тонкие структуры трудно измерять, особенно с наземных телескопов, где турбулентность атмосферы Земли размывает мелкие детали. Sunrise-III создавали именно для преодоления этой помехи — мощный солнечный телескоп поднимают высоко над большей частью атмосферы.
Sunrise-III — международный исследовательский проект с метровым телескопом на высотном воздушном шаре. В ходе миссии 2024 года обсерватория находилась примерно в 35 километрах над Землёй в стратосфере, где атмосферные помехи значительно слабее. Такая высота позволила получить исключительно детальные измерения магнитных полей Солнца. Гондола шара несла три научных прибора, созданных при участии разных стран; один из них — SCIP (Sunrise Chromospheric Infrared spectroPolarimeter, инфракрасный спектрополяриметр хромосферы Sunrise), разработанный под руководством NAOJ. Прибор предназначен для непрерывного измерения магнитных полей на разных уровнях солнечной атмосферы, от фотосферы до хромосферы, что позволило изучать, как магнитные структуры простираются и меняются с высотой, а не ограничиваться одним слоем.
Наблюдения из стратосферы дали исследователям необычно детальную картину магнитных полей над спокойными областями Солнца. Измерения показали, что хромосфера содержит гораздо более сложные магнитные структуры, чем предполагал бы простой расширяющийся навес. Понимание этих структур может помочь выяснить, как энергия, порождаемая движениями у солнечной поверхности, переносится в верхние слои атмосферы. Открытие стало важным шагом к объяснению того, как магнитная активность способствует нагреву солнечной атмосферы, в том числе в областях, которые издалека выглядят спокойными.