Международная группа астрофизиков впервые зафиксировала на поверхности Солнца плазменные вихри размером около 20 км. Эти ранее невидимые структуры могут объяснить, как звезда накапливает и высвобождает энергию, а также как её магнитное поле меняется в ходе 11-летнего цикла активности.
Открытие сделали учёные из Национальной солнечной обсерватории США, Института исследований Солнечной системы Макса Планка в Германии и Высотной обсерватории США. Они использовали данные крупнейшего в мире солнечного телескопа Daniel K. Inouye на Гавайях в сочетании с компьютерным моделированием. Полученные изображения оказались настолько детальными, что позволили разглядеть вихри, наблюдение которых сопоставимо с попыткой увидеть монету в один евро с расстояния 180 км.
Микровихри возникают на границах так называемых гранул – крупных ячеек плазмы диаметром от 500 до 2000 км, которые покрывают всю видимую поверхность Солнца. Горячая плазма поднимается из недр, остывает и опускается обратно, создавая узор, похожий на кипящую жидкость. Вдоль границ этих ячеек телескоп зафиксировал тонкие закручивающиеся потоки.
Исследователи полагают, что эти завихрения – проявление нестабильности Кельвина-Гельмгольца. Такой процесс возникает, когда два потока жидкости или газа движутся параллельно с разной скоростью, что приводит к образованию волн и вихрей. Это явление встречается повсеместно: от волн на воде и облаков в земной атмосфере до газовых гигантов вроде Юпитера.
Обнаруженные вихри могут помочь решить одну из ключевых загадок физики Солнца: что именно скручивает линии его магнитного поля. По современным представлениям, в скрученных линиях накапливается энергия, подобно сжатой пружине. Когда напряжение достигает предела, происходит разрыв и пересоединение линий, что высвобождает энергию в виде вспышек. Микровихри, постоянно возникающие в зонах сильного магнитного поля, могут быть тем самым механизмом, который его закручивает.
Кроме того, анализ показал, что вихри эффективно перемешивают намагниченную и ненамагниченную плазму. Это может объяснять, как магнитные поля быстро перемещаются с поверхности в верхние слои атмосферы Солнца – корону. Существующие модели не могли описать столь быстрый перенос, необходимый для смены магнитных полюсов звезды в рамках её 11-летнего цикла. «Новые данные показывают, как мельчайшие процессы, которые мы едва можем различить, фундаментально определяют природу нашей звезды», – отметил соавтор исследования, директор Института Макса Планка Сами Соланки.
