Астрономы впервые прямо зафиксировали, как нагревается солнечный ветер

Спутник, погружённый в поток солнечного ветра, принёс новые данные о его характеристиках.

Иллюстрация NASA.

Учёные впервые прямо зарегистрировали механизм нагрева солнечного ветра. Оказалось, что дело в явлении, предсказанном советским физиком-теоретиком Львом Ландау. Возможно, это открытие поможет лучше изучить и другие астрономические объекты, такие как облака плазмы вокруг чёрных дыр, межзвёздная среда и так далее.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature Communications группой во главе с Кристофером Чэнем (Christopher Chen) из Лондонского университета королевы Марии.

Напомним, что солнечный ветер – это поток плазмы, истекающий из светила во все стороны и заполняющий Солнечную систему. Его скорость составляет 400–800 километров в секунду, а температура – десятки и сотни тысяч градусов.

Этот поток является турбулентным, то есть, попросту говоря, бурным. Турбулентность легко наблюдать, глядя, как бурлит и пенится вода, обтекая препятствие.

Астрономы давно подозревали, что энергия этого бурного движения нагревает вещество солнечного ветра. Но каким образом это происходит? Надёжного ответа не было.

Между тем вопрос касается не только солнечного ветра.

"Плазма – безусловно самая распространённая форма видимой материи во Вселенной, и она часто находится в очень динамичном и явно хаотическом состоянии, известном как турбулентность", – рассказывает Чэнь.

Из плазмы состоят звёзды, большая часть межзвёздной и межгалактической среды, облака вещества вокруг чёрных дыр и так далее. В этом смысле солнечный ветер, который можно буквально "пощупать", прямо погрузив в него спутник, является для астрономов ключом ко многим другим объектам, до которых никакой космический аппарат не доберётся в обозримом будущем.

Новое открытие было сделано благодаря данным миссии MMS. Этот спутник фиксирует характеристики обтекающего его солнечного ветра.

Применив новый метод анализа данных, известный как корреляция частиц и полей, авторы изучили, как электрическое поле передаёт энергию электрону в солнечном ветре и как количество переданной энергии зависит от скорости электрона.

Оказалось, что данные однозначно указывают на процесс, открытый на кончике пера великим советским физиком: затухание Ландау.

В двух словах речь о том, что звуковые волны в плазме "делятся" своей энергией с электронами, летящими с той же скоростью, что и волна. Такой электрон похож на сёрфингиста, удерживающегося на гребне волны.

Затухание Ландау уже наблюдалось в эксперименте, но в значительно более простых ситуациях. Впервые такой процесс обнаружен в сложном турбулентном течении солнечного ветра.

"В этом исследовании мы впервые зарегистрировали процессы, связанные с турбулентным нагревом в естественной астрофизической плазме. Мы также проверили новую методику анализа в качестве инструмента, <…> который можно использовать в ряде последующих исследований по различным аспектам поведения плазмы", – заключает Чэнь.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о загадке нагрева солнечной короны и возможных механизмах этого явления.