Солнечная тайна 25-летней давности наконец разгадана

Астрономы смогли разрешить парадокс солнечного натрия, который существует уже более 20 лет. Им удалось теоретически доказать, что линейная поляризация излучения на длине волны линии поглощения D 1 натрия в солнечной атмосфере происходит и при наличии магнитных полей с напряженностью в несколько гауссов, и расчеты согласуются с данными наблюдений. солнца.

Все, что вам нужно знать о разрешенном солнечном парадоксе

Солнечная радиация

Большая часть солнечной радиации, которая доходит до нас из ее тихих с точки зрения активности областей (за пределами солнечных пятен), линейно поляризована, особенно близко к краю звездного диска. Это объясняется рассеянием анизотропного излучения (интенсивность которого зависит от направления) Солнца в его атмосфере.

Поляризация излучения

Если говорить о спектральных линиях, то поляризация излучения возникает при нарушении баланса заселенности энергетических уровней и создании квантовой интерференции между магнитными подуровнями атомов солнечной атмосферы, поглощающими падающее на них излучение (анизотропная оптическая накачка). ).

Пояснения

В 1998 году было обнаружено, что существует поляризация излучения на длине волны линии поглощения натрия D 1 (он входит в хорошо известный «дублет натрия» в спектре поглощения Солнца), который может быть только Это объясняется учетом сверхтонкой структуры атома натрия и предположением, что с меньшей энергией уровень, соответствующий основному состоянию натрия, имеет значительную поляризацию.

Противоречия

Однако в этом случае нижняя хромосфера нашей звезды должна быть практически не намагниченной (магнитные поля находятся на уровне нескольких миллигаусс), что противоречит результатам наблюдений, а также теоретическим соображениям в области физики плазмы, требующим наличие полей в масштабе Гаусса, что вызвало парадокс.

Решение солнечного парадокса

Решение солнечного парадокса необходимо для понимания физических процессов в солнечной хромосфере, которые будут моделироваться на основе будущих детальных спектрополяриметрических наблюдений с использованием телескопов следующего поколения, таких как DKIST.

Новое исследование

Группа астрономов во главе с Эрнестом Альсиной Баллестер из Исследовательского института IRSOL в Швейцарии опубликовала статью, в которой они пытались разрешить солнечный парадокс, моделируя поляризацию солнечного излучения в линиях дублета натрия.

Метод

Ученые использовали недавно разработанную теорию атомно-фотонных взаимодействий, которая позволила учесть корреляции между состоянием фотонов до и после рассеяния (явление частичного перераспределения частот) при наличии столкновений атомов и магнитных полей.

Модель

Таким образом, модель впервые учитывала детали спектральной структуры излучения вместе с влиянием магнитных полей произвольной силы и упругих столкновений в реалистичной модели атома, включающей сверхтонкую структуру.

Полученные результаты

Результаты моделирования и расчеты, которые сравнивались с данными наблюдений на поляриметре ЗИМПОЛ-3 за спокойной областью, близкой к краю солнечного диска, показали, что линейная поляризация излучения на длине волны линии D1 может происходить в отсутствие какой-либо поляризации. основного состояния натрия даже при наличии магнитных полей напряженностью 15 гаусс, что требуется современными моделями солнечной атмосферы.

Выводы

Исследователи отмечают, что моделирование проводилось для несколько идеализированной одномерной статической модели солнечной атмосферы – в реальности эффект неоднородности параметров плазмы будет заметен. Однако работа все же решает солнечный парадокс и, по мнению ученых, поможет в изучении магнитных полей солнечной хромосферы в нынешнюю эпоху солнечных телескопов с большими апертурами.