Ученые раскрыли механизм солнечных вспышек: открытие «магнитной лавины» на Солнце

Прорыв в понимании солнечной активности

Космический аппарат Solar Orbiter Европейского космического агентства (ESA) предоставил беспрецедентные данные о рождении солнечных вспышек, обнаружив, что они инициируются процессом, который можно сравнить со сходом лавины в горах. Это открытие, основанное на детальных наблюдениях крупного события 30 сентября 2024 года, проливает свет на механизм высвобождения колоссальной энергии на Солнце.

Солнечные вспышки — это мощные взрывы, возникающие, когда в запутанных магнитных полях звезды внезапно высвобождается накопленная энергия. Этот процесс, известный как магнитное пересоединение, за минуты приводит к нагреву плазмы до миллионов градусов и ускорению частиц, что может вызывать на Земле геомагнитные бури, нарушать радиосвязь и угрожать спутникам. Классификация мощности таких явлений ведется по латинскому алфавиту, где X-класс — наиболее разрушительный.

«Магнитная лавина» в деталях

Исследование стало возможным благодаря тому, что зонд Solar Orbiter оказался в нужном месте в нужное время. Аппарат, оснащенный четырьмя научными инструментами, провел комплексное наблюдение за вспышкой 30 сентября 2024 года в течение 40-минутного периода, предшествовавшего пику активности. Инструмент EUI (Extreme Ultraviolet Imager) фиксировал с высокой частотой (два кадра в секунду) детали в солнечной короне размером всего в несколько сотен километров.

Анализ снимков показал, что примерно за 40 минут до пика в области вспышки уже присутствовала сложная дугообразная структура, состоящая из перекрученных магнитных полей. Ученые обнаружили, что новые магнитные нити появлялись с очень высокой скоростью — новые структуры возникали каждые две секунды или быстрее, скручиваясь, как туго намотанные канаты. Это нарастающее напряжение сделало область нестабильной.

Каскад пересоединений

Нестабильность привела к тому, что перекрученные нити начали рваться и пересоединяться. Это запустило каскад дальнейших дестабилизаций, где каждое последующее пересоединение было сильнее предыдущего, вызывая резкое увеличение яркости — собственно, саму вспышку. В ходе основного этапа наблюдалось, как темная нить отсоединилась и была выброшена в космос, в то время как вдоль всей линии разрыва были видны яркие искры, свидетельствующие о мощном выбросе энергии.

Впервые одновременная работа приборов SPICE и STIX позволила проследить передачу энергии от магнитного поля к окружающей плазме. Вспышка сопровождалась резким ростом высокоэнергетического рентгеновского излучения. Зарегистрированные частицы достигли скоростей, составляющих 40–50% от скорости света (до 540 миллионов км/ч).

Долговременные последствия и завершение цикла

Интересно, что процесс не закончился с пиком яркости. После основной фазы, когда крестообразная форма магнитных силовых линий распалась, а плазма начала остывать, исследования зафиксировали образование так называемого «дождя» из плазмы. Этот поток горячего вещества продолжал выпадать в корону даже после того, как излучение частиц снизилось до более «нормальных» уровней, что свидетельствует о длительном охлаждении и релаксации системы.

Наконец, прибор PHI зафиксировал отпечаток события на видимой поверхности Солнца (фотосфере), что позволило ученым впервые получить практически трехмерную картину всего цикла магнитной перестройки, приведшей к мощному взрыву. Понимание точного запускающего механизма вспышек поможет улучшить прогнозирование космической погоды, что критически важно для защиты земных технологий и космических миссий.