Исследователи изучили солнечные вспышки и обнаружили, что они нагревают солнечную плазму до температуры более 10 миллионов градусов. При этом ионы — положительно заряженные частицы, составляющие половину плазмы, — могут нагреваться до температуры более 60 миллионов градусов Кельвина, что в 6,5 раза выше, чем считалось ранее. Работа также показывает, что ионы и электроны в солнечной плазме имеют разную температуру. Это позволяет объяснить загадку формы спектральных линий в солнечных вспышках, которая оставалась нерешенной почти 50 лет. Результаты опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.
Солнечные вспышки — это внезапные и мощные выбросы энергии во внешней атмосфере Солнца, которая состоит из раскаленной плазмы (смеси ионов и электронов). При изучении солнечной атмосферы ученые обращают внимание на спектральные линии, которые показывают, излучают ли определенные элементы или частицы свет на конкретных длинах волн. Эти линии помогают определить температуру, концентрацию и движение частиц в солнечной плазме. В течение многих лет наблюдений спектральные линии, возникающие во время солнечных вспышек, оказывались шире, чем ожидалось. Более широкие линии означают, что частицы в плазме движутся быстрее или происходят другие сложные процессы. Однако точного объяснения причин этого явления не было.
Ученые исследовали температуру частиц в солнечных вспышках. Они проанализировали данные, полученные несколькими методами — от наблюдений солнечного излучения до результатов компьютерного моделирования. Основное внимание уделяли ионам — положительно заряженным частицам, составляющим половину солнечной плазмы.
Для этого астрофизики рассмотрели процесс, называемый магнитным пересоединением. Это явление, при котором магнитные поля в солнечной плазме резко изменяют свою структуру и соединяются заново, высвобождая большое количество энергии, которая нагревает частицы плазмы. Результаты показали, что ионы могут нагреваться в 6,5 раза сильнее, чем электроны, достигая температуры свыше 60 миллионов градусов Кельвина.
«Исторически в физике Солнца считалось, что ионы и электроны должны иметь одинаковую температуру. Однако, проведя расчеты с использованием современных данных, мы обнаружили, что разница в температуре ионов и электронов может сохраняться в течение десятков минут в важных областях солнечных вспышек, что впервые позволяет рассматривать сверхгорячие ионы», — говорит Александр Рассел из Сент-Эндрюсского университета, Шотландия.
Команда также обратила внимание на широкую спектральную линию излучения вспышек — этот эффект наблюдается в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах и долгое время оставался неясным. Раньше эта ширина линии объяснялась только турбулентностью, но сейчас ученые показали, что высокая температура ионов играет важную роль и может объяснить эту загадку, которая оставалась нерешенной почти 50 лет.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
