Источник магнитного поля может находиться близко к поверхности Солнца
Международная группа исследователей обнаружила, что магнитное поле Солнца может возникать из-за нестабильности в самых внешних слоях звезды. Процесс генерации магнитного поля называется солнечным динамо. Раньше считалось, что он происходит глубоко внутри Солнца. Если выводы ученых подтвердятся, они смогут точнее предсказывать вспышки и магнитные бури. Результаты исследования опубликованы в в журнале Nature.
Солнце — раскаленный добела шар плазмы, кипящей на его поверхности. Область кипения называется зоной конвекции, она находится в верхней трети радиуса Солнца, простираясь примерно на 200 000 км под поверхностью. До сих пор была принята версия о том, чтомагнитное поле создается в нижней части зоны конвекции. Чтобы точно определить, где возникает магнитное поле Солнца, использовали большое трехмерное моделирование, воссоздающее потоки плазмы в разных слоях солнечных недр. Это занимает миллионы часов работы на национальных суперкомпьютерах, но результат по-прежнему далек от реальной солнечной активности.
Авторы нового исследования пошли по другому пути. Они создали точную модель солнечной поверхности и попытались ответить на вопрос: могут ли возмущения в потоке плазмы на поверхности звезды разрастись и создать магнитное поле?
Ученые сосредоточились на изучении плазмы вблизи поверхности, поскольку условия там напоминали нестабильные потоки плазмы в совершенно других системах — аккреционных дисках вокруг черных дыр. Массивные диски газа и звездной пыли вращаются в направлении черной дыры, создавая турбулентность в потоке и заставляя его падать внутрь. Ученые предполагают, что подобное наблюдается и на Солнце, а магнитная нестабильность в его внешних слоях может быть первым шагом к созданию магнитного поля.
Были смоделированы возмущения в потоке плазмы верхних 5–10% поверхности звезды, и этого оказалось достаточно для возникновения магнитных полей. Они были аналогичны тем, что астрономы наблюдали на Солнце. А вот моделирование полей в более глубоких слоях не дало наблюдаемой картины. Получается, что пятна и вспышки на Солнце могут быть результатом действия поверхностного магнитного поля.
«Солнечная корона, пятна и вспышки связаны с магнитным полем Солнца. До сих пор большая часть сообщества была сосредоточена на поиске механизмов солнечного динамо глубоко внутри. Мы показываем, что возмущения вблизи поверхности Солнца могут со временем усиливаться, потенциально создавая магнитные поля. Этот механизм больше соответствует наблюдениям», — рассказал Китон Бернс.