Внешняя атмосфера Солнца имеет сложную, неровную форму и со временем заметно меняется — к такому выводу пришли учёные, впервые построившие проверенные карты границы между Солнцем и остальной Солнечной системой. Речь идёт об альфвеновской критической поверхности — невидимой границе, за которой частицы плазмы уже не могут вернуться к Солнцу и становятся частью солнечного ветра.
Эта поверхность отделяет солнечную корону — разреженную горячую оболочку, видимую во время полных солнечных затмений, — от потока заряженных частиц, непрерывно уносящихся в межпланетное пространство. Долгое время её форму и размеры оценивали лишь косвенно, по данным аппаратов, находящихся на расстоянии порядка орбиты Земли. Ситуация изменилась в 2021 году, когда зонд NASA Parker Solar Probe впервые в истории пролетел ниже альфвеновской поверхности, приблизившись к Солнцу примерно на 13 миллионов километров.
С тех пор аппарат ещё 15 раз пересекал эту границу, а в декабре подошёл к поверхности Солнца на расстояние всего 6,1 миллиона километров. Команда под руководством гелиофизика Сэма Бэдмана из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики объединила прямые измерения Parker Solar Probe с данными других солнечных обсерваторий. Это позволило реконструировать форму альфвеновской поверхности и распределение плотности, скорости и температуры плазмы вблизи неё.
Полученные карты показали, что граница далека от гладкой сферы. Она имеет волнистую, «шипастую» структуру, и становится всё более неровной по мере роста солнечной активности. За время наблюдений учёные проследили изменения поверхности на протяжении значительной части 11-летнего магнитного цикла Солнца — от спокойного минимума с небольшим числом пятен и вспышек до максимума, когда активность резко возрастает. В этот период альфвеновская поверхность расширяется и теряет симметричность.
Авторы работы рассчитывают продолжить наблюдения в ближайшие годы, когда Солнце снова будет приближаться к минимуму активности. Понимание структуры этой границы важно не только для фундаментальной гелиофизики, но и для практических задач — от прогнозирования космической погоды и влияния солнечной активности на спутники до изучения возможных эффектов на атмосферные процессы и биологические системы.
Результаты также имеют значение для исследований экзопланет. У некоторых звёзд альфвеновская поверхность может простираться значительно дальше, чем у Солнца, особенно если звезда обладает сильным магнитным полем. Планеты, вращающиеся вблизи таких звёзд, могут находиться внутри этой границы постоянно, что, по мнению учёных, создаёт неблагоприятные условия для потенциальной обитаемости.