Огромные вспышки и гигантские выбросы: как Солнце швыряет электроны в космос

Вы когда-нибудь задумывались, как электроны, разогнанные почти до скорости света, возвращаются обратно к Солнцу? Этот загадочный процесс впервые подробно изучил совместный космический аппарат Европейского космического агентства (ЕКА) и NASA — Solar Orbiter. Его последние открытия проливают свет на происхождение высокоэнергетических электронов и помогут лучше понять динамику нашей звезды.

Два разных источника солнечных электронов

Solar Orbiter обнаружил в космосе так называемые солнечные энергетические электроны (СЭЭ), которые ускоряются до невероятно высоких энергий. Исследователи смогли точно определить, что эти электроны возникают в результате двух различных типов солнечных событий.

Первая группа электронов связана с короткими и мощными солнечными вспышками, которые происходят в небольших областях Солнца. Вторая — с более масштабными и длительными явлениями, известными как корональные выбросы массы (КВМ) — огромными выбросами плазмы, которые могут влиять на всю Солнечную систему.

"Мы наблюдаем четкое разделение между "импульсными" событиями, когда частицы вылетают с поверхности Солнца толчками во время вспышек, и "постепенными", связанными с длительными корональными выбросами массы, которые высвобождают поток частиц на протяжении более длительного времени", — пояснил Александр Вармут, руководитель исследовательской группы из Потсдамского астрофизического института имени Лейбница (AIP).

Как Solar Orbiter меняет представление о Солнце

До запуска Solar Orbiter учёные знали о существовании двух семейств солнечных энергетических электронов, но аппарат впервые позволил наблюдать сотни таких событий с разных расстояний от Солнца и с помощью нескольких инструментов. Это дало возможность не только выявить происхождение этих частиц, но и проследить их путь в "первозданном" состоянии.

"Подойдя так близко к нашей звезде, мы смогли измерить частицы на ранних этапах их путешествия и точно определить время и место их появления", — добавил Вармут.

Аппарат фиксировал электроны на разных расстояниях от Солнца, что помогло понять, как они взаимодействуют с окружающей средой и почему иногда наблюдается задержка между солнечными событиями и появлением частиц в космосе.

Загадка временной задержки и турбулентность космоса

Одной из важных задач исследования было объяснить, почему космические лучи, исходящие от Солнца, иногда появляются с задержкой — порой спустя часы после солнечной вспышки или коронального выброса массы.

"Это связано не только с задержкой в самом испускании электронов, но и с их движением в космосе", — объяснила Лаура Родригес-Гарсиам, научный сотрудник ЕКА. — "Электроны сталкиваются с турбулентностью, рассеиваются и меняют направление, поэтому мы не видим их сразу. Эти эффекты усиливаются по мере удаления от Солнца".

Влияние солнечного ветра и магнитных полей

Солнечный ветер — поток заряженных частиц, исходящий от Солнца, — играет ключевую роль в формировании траекторий электронов. Он увлекает за собой магнитное поле звезды, из-за чего пути частиц в пространстве становятся ограниченными и подверженными рассеянию.

Понимание этих процессов важно для прогнозирования космической погоды — явлений, которые могут повлиять на работу спутников и безопасность астронавтов.

Значение исследования для космической погоды и будущих миссий

Исследование Solar Orbiter открывает новые горизонты в изучении солнечной активности и её влияния на Землю. Корональные выбросы массы, обладающие высокой энергией, могут нанести значительный ущерб космической технике. Разделение солнечных электронов на два типа поможет точнее прогнозировать космическую погоду и защищать спутники.

"Знания, полученные благодаря Solar Orbiter, позволят лучше защитить космические аппараты и астронавтов от опасных частиц, излучаемых Солнцем", — отметил Даниэль Мюллер, научный руководитель проекта в ЕКА. — "Это пример успешного международного сотрудничества европейских и американских учёных".

В ближайшие годы миссия Smile (запуск в 2026 году) дополнит эти данные, измеряя солнечный ветер и его взаимодействие с магнитосферой Земли. А в 2031 году ЕКА планирует запустить аппарат Vigil, который будет наблюдать за "боковой" стороной Солнца, чтобы заранее обнаруживать опасные солнечные события, способные повлиять на Землю.

Интересные факты о Solar Orbiter и Солнце

• Solar Orbiter приближается к Солнцу ближе, чем любой предыдущий аппарат, что позволяет изучать его в уникальных условиях;
• корональные выбросы массы могут достигать скоростей до 3000 км/с и влиять на магнитное поле Земли, вызывая геомагнитные бури;
• солнечные энергетические электроны — одна из главных причин возникновения радиационных поясов вокруг планет.

Solar Orbiter открывает новые горизонты в понимании сложных процессов на Солнце и взаимодействия солнечной активности с космосом. Это исследование — важный шаг к защите нашей планеты и космических технологий от влияния солнечных бурь.