Физики Технологического института Нью-Джерси определили вероятное местонахождение магнитного двигателя Солнца — он расположен примерно в 200 тыс. км под поверхностью звезды. Об этом 17 марта сообщили в журнале Phys.org.
Работу возглавил ведущий автор и научный профессор физики NJIT Кришненду Мандал. Ученые проанализировали почти 30 лет данных о солнечных осцилляциях и впервые получили наблюдательные свидетельства того, где именно зарождается солнечное динамо.
Каждые 11 лет магнитное поле Солнца меняет полярность. Солнечные пятна — темные, более холодные участки на поверхности звезды с интенсивной магнитной активностью — появляются на средних широтах и постепенно смещаются к экватору, образуя характерный узор в форме бабочки, после чего исчезают с началом нового цикла. Поверхностная картина этого явления давно известна астрономам, однако его глубинный источник оставался загадкой.
«До сих пор у нас просто не было достаточно данных о том, что происходит внутри звезды, чтобы уверенно говорить о месте формирования мощных магнитных полей Солнца. Солнечные пятна — это видимые следы магнитных полей, управляющих космической погодой, но данные о солнечных осцилляциях говорят нам, что реальная «машинная комната», порождающая их, находится значительно глубже», — пояснил Мандал.
Для исследования команда объединила данные трех инструментов: доплеровского имиджера Майкельсона на борту спутника NASA SOHO, гелиосейсмического имиджера на борту Обсерватории солнечной динамики SDO и наземной сети GONG. Приборы фиксируют звуковые волны, порождаемые турбулентными движениями плазмы внутри звезды, каждые 45–60 секунд начиная с середины 1990-х годов. В совокупности ученые проанализировали миллиарды отдельных измерений, получив одну из наиболее детальных записей внутренних вибраций Солнца.
Исследователи отслеживали, как звуковые волны проходят сквозь солнечные недра, и по изменениям времени их прохождения восстанавливали движение и вращение плазмы. Анализ выявил мигрирующие полосы вращения в глубоких слоях, образующие тот же «бабочкообразный» узор, что и пятна на поверхности.
Прослеживая эти потоки, ученые вышли на ключевой переходный слой — такоклин, расположенный примерно в 200 тыс. км от поверхности. Этот тонкий слой разделяет турбулентную внешнюю конвективную зону, где плазма бурлит и поднимается, и стабильную лучистую зону ниже. На границе такоклина вращение Солнца резко меняется, порождая мощные сдвиговые течения, способные генерировать магнитные поля.
По словам Мандала, многие существующие симуляции учитывают только процессы в приповерхностных слоях, тогда как результаты исследования указывают на необходимость включать в модели всю конвективную зону и особенно такоклин. Открытие может иметь значение и для изучения других звезд. Многие из них демонстрируют магнитные циклы, похожие на солнечный, однако получить для них столь же детальные данные невозможно из-за огромных расстояний.
