И дело не только в разнице температур. Астрофизики обратили внимание на то, до каких невероятных скоростей ускоряется постоянный отток плазмы и магнитных полей от Солнца — солнечный ветер. Считается, что решающую роль в обоих этих явлениях играет турбулентная диссипация — процесс преобразования механической энергии в тепло. Однако в околосолнечном пространстве, где плазме буквально не с чем сталкиваться, точные механизмы этой диссипации остаются неясными.
В новом исследовании специалисты решили проанализировать данные зонда Parker Solar Probe НАСА, который стал космическим аппаратом, пролетевшим ближе всего к Солнцу — буквально через солнечную атмосферу. Эта беспрецедентная близость позволила исследователям впервые напрямую исследовать экстремальную среду нашей звезды и получить критически важные данные для разгадки ее тайн.
Изучив данные зонда, ученые получили убедительные доказательства того, что характер турбулентной диссипации меняет так называемый «барьер спиральности». Этот эффект, ранее описанный лишь теоретически, создает барьер для турбулентного каскада энергии в малых масштабах, фундаментально изменяя механизм нагрева солнечной плазмы.
Автор работы, аспирант Лондонского университета королевы Марии Джек Макинтайр, прокомментировал результаты исследования: «Подтвердив наличие барьера спиральности, мы можем объяснить ранее необъяснимые свойства солнечного ветра, в том числе, тот факт, что его протоны обычно горячее электронов. Эти выводы могут иметь важные последствия для астрофизики в целом».
Исследовательская группа также определила конкретные условия, при которых возникает барьер спиральности. Они обнаружили, что он достигает своего полного развития, когда напряженность магнитного поля становится больше по сравнению с давлением в плазме, и становится все более выраженным, когда дисбаланс между встречно распространяющимися плазменными волнами, составляющими турбулентность, увеличивается. Важно отметить, что эти условия часто встречаются в солнечном ветре вблизи Солнца, где сейчас работает Parker Solar Probe, а это означает, что эффект барьера спиральности должен быть широко распространенным.
Значение этого открытия выходит за рамки нашей звезды, поскольку многие горячие, диффузные астрофизические плазмы во Вселенной также не подвержены столкновениям. Понимание того, как энергия превращается в этих средах в тепло, имеет широкие последствия для астрофизики. Солнечный ветер стал уникальной естественной лабораторией для изучения этих сложных процессов.
Ранее ученые описали впечатляющий «танец» раскаленных нитей на поверхности Солнца.
