Новое сложное наблюдение холодной зоны на поверхности Солнца может помочь ученым разработать новый вид солнечного термометра. Группа астрофизиков под руководством исследователей из Университета Глазго впервые использовала наблюдения обсерватории ALMA в Чили для оценки температуры солнечного протуберанца.

Солнечные протуберанцы — это зоны плазмы на поверхности Солнца, которые удерживаются его мощными магнитными полями при температуре намного ниже, чем в соседних областях.

В то время как температура на поверхности Солнца может превышать миллион градусов по Кельвину, температура в центрах солнечных протуберанцев обычно составляет от 5 000 до 8 000 градусов. Они могут существовать в течение нескольких недель, прежде чем стать нестабильными и вырваться наружу в космос.

В работе, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, исследователи описывают, как они использовали способность обсерватории ALMA генерировать изображения Солнца с высоким разрешением, используя данные, собранные с массива радиоантенн.

Этот процесс, известный как интерферометрия, позволил им провести детальное исследование температуры солнечного протуберанца, который произошел 19 апреля 2018 года. Они изучили данные из областей H-альфа и 3 мм электромагнитного спектра, что позволило им измерить оптическую толщину и яркостную температуру протуберанца в течение примерно двух часов.

Эти наблюдения позволили им создать изображения позвоночника протуберанца, очертив колючеподобные структуры на краях его плазменной оболочки. Анализ его яркости показал, что температура плазмы, содержащейся в позвоночнике, составляет от 6 000 до 7 000 градусов Кельвина.

Протуберанец был также измерен двумя другими обсерваториями, одной на Земле, а другой в космосе. Бялковская обсерватория при Вроцлавском университете в Польше провела измерения протуберанца в то же время, как и Atmospheric Imaging Assembly на борту космического аппарата НАСА Solar Dynamics Observatory. Команда соотнесла данные наблюдений, полученные с обеих станций, с результатами ALMA и обнаружила высокую степень согласия, что свидетельствует о надежности результатов ALMA как оценки формы и температуры протуберанца.

Доктор Николя Лабросс из Школы физики и астрономии Университета Глазго является ведущим автором статьи. Доктор Лабросс сказал: «Солнечные протуберанцы являются одной из самых ярких иллюстраций того, как магнитные поля формируют атмосферу нашего Солнца, создавая и контролируя структуры гораздо более холодной плазмы в почти невообразимо горячей среде.

«Понимание того, как солнечные протуберанцы формируются и развиваются с течением времени, поможет нам ответить на ряд фундаментальных вопросов о том, как работает наше Солнце, а также другие подобные ему во всей Вселенной. Разгадка этих ответов также поможет нам лучше понять, как использовать магнитные поля для управления плазмой здесь, на Земле, в таких средах, как будущие термоядерные реакторы».

«Мы очень рады, что нам впервые удалось продемонстрировать возможность проведения измерений высокого разрешения солнечных протуберанцев с помощью данных интерферометрии ALMA. Хотя в данном случае мы использовали только две полосы пропускания ALMA, расширение наших наблюдений на другие полосы позволит нам провести еще более детальные наблюдения, что может еще на один шаг приблизить нас к созданию лучшего солнечного термометра».

Д-р Лабросс является соавтором второй научной работы под руководством астрофизиков из Чешской академии наук, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters, в которой также рассматриваются данные о солнечном протуберанце, полученные с помощью ALMA.

Доктор Лабросс добавил: «Эти две работы были написаны независимо друг от друга, но показывают взаимодополняющие результаты о том, как мы можем использовать ALMA для измерения температуры солнечных протуберанцев.

«Вторая работа показывает, что в наших данных ALMA есть еще неразрешенные структуры — протуберанцы, которые имеют характерный пространственный масштаб меньше, чем разрешение ALMA. Это интересно, потому что мы можем узнать больше о том, как формируются протуберанцы и как строительные блоки протуберанцев связаны с тем, что мы наблюдаем с помощью наших инструментов с текущим разрешением».

«Вместе взятые, результаты этих работ говорят о том, что мы можем многое узнать из данных ALMA о солнечных протуберанцах. Мы с нетерпением ждем будущего сотрудничества с нашими партнерами по исследованиям для проведения дальнейших измерений с помощью ALMA».