Загадочные структуры, замеченные на Солнце в 1999 году, наконец-то объяснены наукой
Астрономы использовали 3D-моделирование, чтобы определить происхождение надаркадных нисходящих потоков на Солнце, которые представляют собой темные пальцеобразные структуры, наблюдаемые во время солнечных вспышек. Они оказались самоорганизующимися структурами, образованными за счет неустойчивостей Рэлея-Тейлора и Рихтмайера-Мешкова, действующих в турбулентной области над группами корональных петель.
Что такое сверхаркадные нисходящие потоки?
Сверхаркадные нисходящие потоки (SAD) были впервые обнаружены на Солнце в 1999 году космическим аппаратом Yohkoh. Это темные пальцеобразные потоки плазмы, возникающие во время эруптивных вспышек, располагаются над группами корональных петель (аркад) и движутся к Солнцу. Думал, что связан с магнитное пересоединение, они часто движутся со скоростью, намного меньшей, чем предсказывает теория.
Их пытались объяснить моделями, содержащими пульсирующую струю, Рэлея-Тейлора нестабильность типа или замедление из-за аэродинамического сопротивления, но ученым не удалось прийти к полному согласию между теорией и данными наблюдений.
Мы ждали 20 лет объяснения
Астрономы во главе с Ченгкай Шеном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики сообщили, что им удалось объяснить природу структур SAD. Ученые построили трехмерную магнитогидродинамическую модель солнечной вспышки, вызванной магнитным пересоединением, а затем сравнили результаты моделирования с наблюдениями с помощью прибора Atmospheric Imaging Assembly (AIA) на борту солнечного зонда SDO.
Исследователи определили, что надаркадные нисходящие потоки располагаются не в токовом слое пересоединения, характеризующемся высокой плотностью тока и плоским профилем интенсивности излучения, а в турбулентной области над аркадой, характеризующейся слабой и сильно неоднородной плотностью тока, а также резко снижающийся профиль интенсивности излучения.
В нем быстрые нисходящие потоки пересоединения сталкиваются с замкнутыми корональными петлями. Такая область аналогична сильно турбулентной области, зажатой между прямой и обратной ударными волнами в остатках сверхновых, где также наблюдаются пальцеобразные структуры.
Ученые пришли к выводу, что надаркадные нисходящие потоки связаны с истечениями воссоединения, но не являются ими. Вместо этого они представляют собой самоорганизующиеся структуры, образованные Рэлеем-Тейлором и Richtmyer-Meshkov неустойчивости, которые обычно возникают на границе раздела двух веществ с различной плотностью из-за вихрей, создаваемых силой тяжести или ударами. Плотность плазмы в пальцеобразных структурах меньше, чем в окружающей среде, поэтому они кажутся темными.
Моделирование также показывает, что некоторые наблюдаемые истечения плазмы над аркадами, в том числе надаркадные, имеют скорости, значительно меньшие альфвеновской скорости, что может привести к ситуации завышения скорости пересоединения (отношение скорости движения плазмы к в направлении токового слоя пересоединения к местной альфвеновской скорости).
Кроме того, турбулентные течения и быстрые и медленные ударные волны в области над аркадами могут приводить к сжатию и нагреву плазмы, а сложная магнитная конфигурация и турбулентная плазма могут способствовать эффективному ускорению частиц и мелкомасштабному магнитному пересоединению. Такие явления необходимо учитывать при интерпретации данных космических наблюдений.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
