Данные Parker Solar Probe раскрыли тайну нагрева солнечного ветра «протонными акулами»

Изучая данные, полученные зондом NASA Parker Solar Probe, специалисты обнаружили специфические конфигурации в распределении протонов, внешне напоминающие головы акул. В научной номенклатуре за этими феноменами закрепилось наименование «hammerhead» (в переводе — «акула-молот»).

Впервые эти необычные паттерны были замечены в 2020 году в ходе калибровки приборов: на графиках вместо ожидаемого равномерного потока частиц проявились характерные асимметричные искажения. Дальнейшие наблюдения подтвердили, что речь идет не об ошибке, а о регулярном физическом явлении.

Группа экспертов из миссии SWEAP (изучающей электроны, альфа-частицы и протоны солнечного ветра) провела масштабный анализ, охвативший около 3,7 миллиона замеров, и выделила в них порядка 173 тысяч подобных объектов.

Выяснилось, что «протонные акулы» представляют собой сгустки высокоэнергетических частиц, которые перемещаются со скоростью, превышающей показатели основного плазменного потока. Они обладают выраженной анизотропией: частицы движутся не хаотично, а концентрированным энергетическим пучком.

Локализация этих структур чаще всего совпадает с гелиосферным токовым слоем — своеобразным «экватором» Солнца, где происходит смена полярности магнитного поля. В спокойные периоды этот слой относительно стабилен, однако при росте солнечной активности он деформируется, создавая сложные складки, на границах которых и возникают данные аномалии.

Ученые полагают, что эти популяции протонов служат не просто индикаторами магнитных границ. Они несут в себе избыточный энергетический потенциал, который преобразуется в электромагнитные волны, а затем в тепло. Вероятно, именно этот механизм объясняет одну из главных загадок гелиофизики: почему солнечный ветер обладает столь высокой температурой, вопреки классическим моделям расширения плазмы.

Аналогичные неравновесные состояния частиц ранее фиксировались в магнитосфере Земли, что доказывает универсальный характер процессов магнитного пересоединения и волновых взаимодействий в космической плазме.

Кроме того, «акульи структуры» были зафиксированы в зонах корональных выбросов массы и в областях магнитных «переворотов» — резких изгибов силовых линий, обнаруженных Parker Solar Probe.

Систематизация этих данных помогает не только визуализировать невидимую архитектуру солнечных магнитных полей, но и приближает научное сообщество к разгадке причин аномального нагрева солнечной короны и самого потока солнечного ветра.

Источник: iXBT