Ученые запечатлели магнитные неустойчивости Кельвина—Гельмгольца на Солнце

Структуры размером до 170 км похожи на перья

Международная команда исследователей впервые смогла непосредственно наблюдать магнитные неустойчивости Кельвина—Гельмгольца на поверхности Солнца — явление, существование которого предсказывалось астрофизиками на протяжении многих лет. Это стало возможным благодаря крупнейшему в мире солнечному телескопу Daniel K. Inouye (DKIST) с главным зеркалом диаметром 4 метра. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Телескоп запечатлел изображения солнечной фотосферы с рекордным пространственным разрешением около 19 километров. На фотографиях исследователи заметили, что границы между магнитными структурами и потоками горячей плазмы буквально усеяны миниатюрными вихрями и волнообразными образованиями, которые ранее оставались недоступными даже для самых современных обсерваторий.

Дополнительный анализ подтвердил, что это и есть магнитные неустойчивости Кельвина—Гельмгольца. Такие структуры формируются на границе двух потоков материи, движущихся с различной скоростью. Подобные явления наблюдаются не только на Солнце — их можно зафиксировать в атмосфере Земли, океанах, магнитосферах планет и даже в межзвездном пространстве.

Чтобы подтвердить правильность открытия, исследователи сопоставили реальные наблюдения с высокотехнологичными трехмерными магнитогидродинамическими моделями. Компьютерное моделирование практически полностью воспроизвело обнаруженные структуры, подтвердив, что ученые действительно наблюдали давно предсказанное явление.

По оценкам исследователей, расстояние между соседними вихрями составляет около 65 километров, а их размеры варьируются примерно от 25 до 170 километров. Многие из этих вихрей находятся на грани возможностей даже самого мощного солнечного телескопа.

Согласно мнению авторов исследования, это открытие поможет лучше понять процессы, происходящие внутри нашей звезды. Такие вихри способны эффективно переносить энергию, массу и магнитный поток, создавая турбулентность и переплетая магнитные поля. Именно такие процессы рассматриваются как один из возможных механизмов, способствующих солнечным вспышкам, выбросам корональной массы и загадочному нагреву солнечной короны до миллионов градусов.

Исследование также продемонстрировало, что магнитное поле под видимой поверхностью Солнца устроено значительно сложнее, чем считалось ранее. Вместо крупных однородных магнитных областей ученые обнаружили сложную сеть тончайших магнитных нитей, постоянно взаимодействующих друг с другом через вихревые процессы.

Авторы подчеркивают, что увидеть эти структуры удалось исключительно благодаря рекордному разрешению телескопа DKIST, которое почти вдвое превосходит способности предшествующих поколений солнечных обсерваторий и открывает новые горизонты для изучения физики Солнца.