Головна / Всесвіт / Астрономи вперше прямо зафіксували, як нагрівається сонячний вітер

Астрономи вперше прямо зафіксували, як нагрівається сонячний вітер

Вчені вперше прямо зареєстрували механізм нагріву сонячного вітру. Виявилося, що справа в явищі, передбачене радянським фізиком-теоретиком Левом Ландау. Можливо, це відкриття допоможе краще вивчити і інші астрономічні об’єкти, такі як хмари плазми навколо чорних дір, міжзоряне середовище і так далі.

Досягнення описано в науковій статті, опублікованій у журналі Nature Communications групою на чолі з Крістофером Ченем (Christopher Chen) з Лондонського університету королеви Марії.

Нагадаємо, що сонячний вітер – це потік плазми, який витікає зі світила на всі боки і заповнює Сонячну систему. Його швидкість становить 400-800 кілометрів в секунду, а температура – десятки і сотні тисяч градусів.

Цей потік є турбулентним, тобто, просто кажучи, бурхливим. Турбулентність легко спостерігати, дивлячись, як вирує і піниться вода, обтікаючи перешкоду.

Астрономи давно підозрювали, що енергія цього бурхливого руху нагріває речовини сонячного вітру. Але яким чином це відбувається? Надійної відповіді не було.

Між тим питання стосується не тільки сонячного вітру.

«Плазма – безумовно найпоширеніша форма видимої матерії у Всесвіті, і вона часто перебуває у дуже динамічному та явно хаотичному стані, відомому як турбулентність», – розповідає Чень.

З плазми складаються зірки, більша частина міжзоряного та міжгалактичного середовища, хмари речовини навколо чорних дір і так далі. У цьому сенсі сонячний вітер, який можна буквально «помацати», прямо зануривши в нього супутник, є для астрономів ключем до багатьох інших об’єктів, до яких жоден космічний апарат не добереться в осяжному майбутньому.

Нове відкриття було зроблено завдяки даними місії MMS. Цей супутник фіксує характеристики сонячного вітру, що обтікає його.

Застосувавши новий метод аналізу даних, відомий як кореляція частинок і полів, автори вивчили, як електричне поле передає енергію електрону в сонячному вітрі і як кількість переданої енергії залежить від швидкості електрона.

Виявилося, що дані однозначно вказують на процес, відкритий на кінчику пера великим радянським фізиком: згасання Ландау.

У двох словах мова про те, що звукові хвилі в плазмі «діляться» своєю енергією з електронами, що летять з тією ж швидкістю, що і хвиля. Такий електрон схожий на серфінгіста, який утримується на гребені хвилі.

Згасання Ландау вже спостерігалося в експерименті, але в значно більш простих ситуаціях. Вперше такий процес виявлений у складному турбулентному плині сонячного вітру.

«У цьому дослідженні ми вперше зареєстрували процеси, пов’язані з турбулентним нагріванням у природній астрофізичній плазмі. Ми також перевірили нову методику аналізу як інструменту, <…>, який можна використовувати в ряді подальших досліджень з різних аспектів поведінки плазми», – підсумовує Чень.