Сделать это физикам помог коронарный мультиканальный поляриметр.
Сила магнитного поля солнечной короны (слева) и направления распространения альвеновских волн в нем (справа) / Yang, Wang, Morton et al., Science, 2020
Солнечная корона — верхний, самый разреженный и горячий слой Солнца, состоящий из плазмы. Она стала объектом пристального внимания многих ученых и регулярно дает им интересный материал для исследований.
Недавно международная команда ученых сделала большой шаг вперед в изучении короны Солнца, впервые составив карту его магнитного поля. Это поможет лучше понять, как плазма нагревается до экстремальных температур, и прогнозировать солнечные бури. Соответствующая статья опубликована в Science.
Для измерений магнитного поля на поверхности Солнца обычно используется эффект Зеемана — расщепление атомных спектральных линий во внешнем магнитном поле. Но для короны такой способ применить не получалось, так как средние поля в ней существенно слабее тех, что можно зарегистрировать подобным способом.
В новом исследовании ученые использовали инструмент под названием “коронарный мультиканальный поляриметр” (Coronal Multi-channel Polarimeter, СoMP), установленный в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях. С его помощью можно отслеживать распространение альвеновских волн — колебаний плазмы, распространяющихся вдоль линий магнитного поля. Скорость этих волн зависит от силы поля в конкретной его точке.
До сих пор ученым удавалось получать регулярные и точные измерения магнитного поля нашей звезды только на уровне фотосферы и хромосферы. Применение CoMP дает возможность дополнить предыдущие измерения и составить максимально полную магнитную карту светила. «Это прекрасная демонстрация того, как мы можем использовать альвеновские волны для исследования свойств Солнца, — говорит физик Ричард Мортон из Нортумбрийского университета, один из авторов работы. — Этот процесс похож на то, как сейсмологи используют землетрясения, чтобы узнать, как выглядят недра Земли».
Один пиксель CoMP соответствовал участку короны размером примерно 7000 на 7000 километров, что является очень высоким разрешением для подобных исследований. Данные измерений мультиканального поляриметра дополнили значениями электронной плотности короны — их ученые получили по интенсивности запрещенных спектральных линий атомов железа (эти линии соответствуют квантовым переходам, для которых не выполняются правила отбора для дипольного излучения).
Итоговая напряженность магнитного поля солнечной короны колеблется между 1 и 4 гауссами. Погрешность измерений, по данным авторов работы, не превышает 15%. Экстраполируя полученные результаты на трехмерное пространство и сравнивая их с ранее построенными теоретическими моделями, физики пришли к выводу, что их данные совпадают с предсказаниями при усреднении по большим расстояниям, хотя могут отличаться при масштабировании. Таким образом метод, использованный исследователями, можно применять на регулярной основе для создания постоянно обновляемой динамической картины процессов, происходящих в магнитном поле Солнца.
Ранее мы писали о том, что магнитное поле Земли помогло археологам подтвердить дату сожжения Иерусалима, а европейский космический зонд Solar Orbiter снял Солнце с рекордно близкого расстояния.
