Tajemnicze palczaste struktury na Słońcu. Rozwiązano ich zagadkę

W typowych rozbłyskach słonecznych, energia jest emitowana na zewnątrz gwiazdy, podczas gdy w tym konkretnym przypadku zaobserwowano zjawisko odwrotne - ruch w dół, jakby materia opadała w kierunku gwiazdy. Astronomowie opisali te struktury jako "ciemne pustki poruszające się w dół" i długo zastanawiali się, skąd się wzięły.

27 stycznia 2022 r. w "Nature Astronomy" opublikowano nowe wyjaśnienie tego zjawiska. Zespół naukowców z Center for Astrophysics (CfA) z Uniwersytetu Harvarda tajemnicze struktury nazwał supra-arkadowymi spływami (SAD). Są one opisywane przez naukowców jako "ciemne elementy przypominające palce" obserwowane podczas rozbłysków słonecznych.

- Chcieliśmy się dowiedzieć, jak powstają te struktury. Co je napędza i czy rzeczywiście są one związane z rekoneksją magnetyczną? - powiedział Chengcai Shen z CfA, główny autor badań.

Astronomowie zakładali, że SAD są związane z rekoneksją magnetyczną od momentu ich odkrycia w latach 90. ubiegłego wieku. Powstają, gdy pola magnetyczne pękają, uwalniając szybko poruszające się i niezwykle energetyczne promieniowanie.

- Na Słońcu mamy do czynienia z wieloma polami magnetycznymi, które skierowane są w różnych kierunkach. W końcu pola magnetyczne zostają zepchnięte razem do punktu, w którym rekonfigurują się i uwalniają dużo energii w postaci rozbłysku słonecznego. To tak jakby rozciągnąć gumkę recepturkę i przeciąć ją w środku. Jest ona napięta i rozciągnięta, więc odskoczy jak sprężyna - powiedziała Kathy Reeves z CfA, współautorka badania.

Naukowcy założyli, że SAD pojawiają się, gdy przerwy w polach magnetycznych "zamykają się z powrotem" po erupcji rozbłysku słonecznego. Nie zgadzało się to z obserwacjami, bo większość SAD była "zaskakująco powolna". 

- Nie jest to przewidywane przez klasyczne modele rekoneksji magnetycznej, które pokazują, że SAD powinny być znacznie szybsze. Jest to konflikt, który wymaga jakiegoś innego wyjaśnienia - dodał Chengcai Shen.

Naukowcy przeanalizowali obrazy SAD przechwycone przez satelitę naukowego Solar Dynamics Observatory (SDO), który wykonuje zdjęcia Słońca co 12 sekund w siedmiu różnych długościach fal światła. Następnie wykonano trójwymiarowe symulacje rozbłysków słonecznych i porównano je z obserwacjami. Wyniki pokazały, że większość SAD nie powstaje przez rekoneksję magnetyczną. Tworzą się one samoistnie w sąsiedztwie plazmy słonecznej i są wynikiem oddziaływania płynów o różnych gęstościach. To samo dzieje się, gdy woda i olej mieszają się razem. 

Uczeni planują kontynuować badania SAD i innych zjawisk zachodzących w koronie słonecznej przy użyciu symulacji 3D. Może to pomóc w opracowaniu narzędzi do prognozowania kosmicznej pogody i łagodzenia jej skutków.