Солнце подаёт знаки: учёные впервые увидели, как звезда «предупредила» о мощнейшей вспышке за несколько часов до взрыва

Учёные, возможно, впервые стали свидетелями того, как Солнце «телеграфировало» извержение за несколько часов до того, как оно произошло, — и зафиксированный случай оказался одним из мощнейших взрывов нашей звезды.

Опираясь на редчайший массив данных, собранный в часы, предшествовавшие колоссальной солнечной вспышке, исследователи выявили серию изменений в атмосфере Солнца, которые проливают новый свет на механизм зарождения гигантских извержений. В перспективе эти результаты способны значительно улучшить прогнозирование космической погоды.

«Я не ожидал того, что обнаружил», — признался в беседе со Space.com Луи Сейфриц, аспирант Нью-Джерсийского технологического института, возглавивший исследование.

Солнечные вспышки — это мощные выбросы излучения, вызванные внезапным высвобождением магнитной энергии. Наиболее сильные из них способны нарушать радиосвязь, повреждать спутники и провоцировать геомагнитные бури, сказывающиеся на инфраструктуре Земли. Однако, несмотря на десятилетия изучения, учёные до сих пор не до конца понимают, что именно запускает эти катаклизмы. Частично проблема носит практический характер: хотя космические аппараты непрерывно следят за Солнцем, получить детальные наблюдения условий, предшествующих вспышке, крайне сложно. Приборы высокого разрешения обычно нацелены на активные области, уже производящие солнечную активность, а исследователи, как правило, начинают всерьёз отслеживать вспышку лишь после того, как она разразится, — когда уже можно проследить её путь в космосе и оценить потенциальное воздействие на Землю.

Счастливый случай, который может изменить науку

В новом исследовании Сейфриц и его коллеги сумели воспользоваться необычайно удачным набором данных, запечатлевшим подготовку к вспышке класса X9, произошедшей 3 октября 2024 года. Активная область, породившая это извержение, уже за несколько дней до того выдала несколько мощных вспышек, что побудило учёных держать на ней фокус сразу нескольких солнечных обсерваторий. Среди них был зонд NASA IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph) — космический аппарат, спроектированный для изучения узкого среза солнечной атмосферы с экстраординарной детализацией. И действительно, поскольку IRIS уже наблюдал за этим регионом, исследователи получили почти пять часов непрерывных наблюдений до того, как вспышка разразилась, — редчайшее окно в процессы, разворачивавшиеся в солнечной атмосфере перед самым взрывом.

«Я выбрал именно это событие, потому что ожидал, что вспышка окажется достаточно большой, чтобы можно было разглядеть эти признаки, — пояснил Сейфриц. — Очень немногие события достигают такой мощности».

Используя данные IRIS, учёные отследили три параметра плазмы в атмосфере Солнца: её яркость, движение по направлению к наблюдателю или от него, а также величину, называемую нетепловой скоростью, — меру турбулентности и мелкомасштабных движений внутри плазмы. В совокупности эти измерения позволили команде реконструировать условия, царившие в часы перед вспышкой.

Результаты показали: все три показателя начали расти примерно за три часа до извержения, что свидетельствует о постепенном нарастании нестабильности магнитного поля Солнца. Столь длительное нарастание предвспышечных сигнатур редко удаётся наблюдать, отметил Сейфриц.

Танец плазмы перед бурей

Команда также обнаружила, что яркость, движение и турбулентность плазмы росли и падали регулярными циклами перед вспышкой. Один из них повторялся каждые 7–10 минут, другой — примерно каждые 18–21 минуту. Колебания концентрировались вблизи границы, где встречаются противоположно направленные магнитные поля, — в той самой области, где, как подозревают учёные, накапливается магнитное напряжение перед вспышками.

Пока исследователи не знают точно, что вызывает эти осцилляции. Возможно, они отражают волны, проходящие сквозь солнечную атмосферу, или серию мелкомасштабных событий магнитного пересоединения, предшествующих крупному извержению. «Если мы видим такие колебания перед вспышкой, это может служить сильным индикатором того, что вспышка вот-вот произойдёт», — сказал Сейфриц.

Примерно за 15–20 минут до взрыва атмосфера Солнца, судя по всему, перешла в более волатильное состояние: резко возросла турбулентность, плазма устремилась наружу, — изменения, которые могут отражать внезапное высвобождение магнитной энергии, питающей солнечные вспышки. Ни одно измерение по отдельности не давало однозначного предупредительного сигнала. Вместо этого, по словам Сейфрица, именно комбинация растущей яркости, усиливающейся турбулентности и скоординированных осцилляций выделялась как возможная сигнатура-предвестник.

Следует оговориться: открытие вовсе не означает, что учёные уже сейчас способны предсказывать солнечные вспышки за несколько часов. Исследование охватило лишь одно-единственное извержение, и пока неизвестно, проявляются ли те же сигнатуры систематически перед другими событиями. Ответ на этот вопрос потребует анализа гораздо большего числа вспышек — задача, осложнённая скудостью подходящих наблюдений. Следующий шаг, говорит Сейфриц, — определить, повторяются ли выявленные закономерности на гораздо более широкой выборке извержений. Если да, то со временем эти сигнатуры смогут стать частью будущих систем прогнозирования космической погоды. «Это и есть цель», — резюмировал учёный.

Практическое значение и осторожный оптимизм

Потенциальные последствия этой работы выходят далеко за пределы академической астрофизики. Современная цивилизация критически зависит от спутниковой связи, навигационных систем и энергетической инфраструктуры, уязвимых перед капризами космической погоды. Заблаговременное предупреждение за три часа — а не за считанные минуты, как это происходит сегодня, — позволило бы авиакомпаниям перенаправлять полярные рейсы, операторам спутников переводить аппаратуру в безопасный режим, а энергетическим компаниям принимать меры для защиты трансформаторных подстанций. Впрочем, исследователи предостерегают от поспешных выводов: вспышка класса X9 — событие исключительное, и потребуются годы кропотливых наблюдений, чтобы понять, универсальны ли найденные закономерности. Солнце умеет хранить свои секреты, но, кажется, учёные только что подобрали к одному из них ключ.

Результаты были опубликованы в мае в журнале Solar Physics.

Источники:
Интервью Луи Сейфрица изданию Space.com, данные космического аппарата NASA IRIS, снимки NASA/SDO, публикация в журнале Solar Physics (май 2025 года).